Spin
Z Multimediaexpo.cz
Spin je kvantová vlastnost elementárních částic, jejíž ekvivalent klasická fyzika nezná. Jde o vnitřní moment hybnosti částice v tom smyslu, že spiny částic přispívají k celkovému momentu hybnosti soustavy. Jeho velikost je pro každou částici přesně daná, nelze ji nijak měnit. Může nabývat celých nebo polocelých násobků redukované Planckovy konstanty \(\hbar\dot=1,05.10^{-34}\,\rm Js\). Hodnoty spinu proto značíme např. 0, 1/2, 1, 3/2, … Částice podle velikosti spinu rozdělujeme na
- fermiony - poločíselný spin (1/2, 3/2, …), např. elektron, proton, neutron
- bosony - celočíselný spin (0, 1, 2, …), např foton, bosony W a Z, alfa částice, …
Operátory
Operátor celkového spinu se označuje S, operátory projekce spinu do jednotlivých os pak Sx, Sy a Sz, nebo také Si. Splňují komutační relaci
- \([S_i, S_j ] = i \hbar \epsilon_{ijk} S_k\).
\(\epsilon_{ijk}\) je Levi-Civitův symbol. Obdobně, jako u momentu hybnosti, pro vlastní čísla S2 a Si platí
- \(S^2 |s, m\rangle = \hbar^2 s(s + 1) |s, m\rangle\)
- \(S_i |s, m\rangle = \hbar m |s, m\rangle.\)
Dále jsou definovány zvyšující a snižující operátory jako \(S_\pm = S_x \pm i S_y\). Lze ukázat, že platí
- \(S_\pm |s, m\rangle = \hbar\sqrt{(s(s+1)-m\pm 1)} |s, m\pm 1\rangle\)
Operátory projekce spinu lze ralizovat např. maticově. Uvážíme-li spin \(1/2\), pak lze reprezentovat
- \(|+ \frac{1}{2}_x\rangle = \frac{1}{\sqrt 2}\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix}\) a \(|- \frac{1}{2}_x\rangle = \frac{1}{\sqrt 2}\begin{pmatrix} 1 \\ -1 \end{pmatrix}\),
- \(|+ \frac{1}{2}_y\rangle = \frac{1}{\sqrt 2}\begin{pmatrix} 1 \\ i \end{pmatrix}\) a \(|- \frac{1}{2}x\rangle = \frac{1}{\sqrt 2}\begin{pmatrix} 1 \\ -i \end{pmatrix}\) a
- \(|+ \frac{1}{2}_y\rangle = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix}\) a \(|- \frac{1}{2}_x\rangle = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \end{pmatrix}\)
a
- \(S_x = \frac{\hbar}{\sqrt 2}\begin{pmatrix} 0 && 1 \\ 1 && 0 \end{pmatrix}\),
- \(S_y = \frac{\hbar}{\sqrt 2}\begin{pmatrix} 0 && -i \\ i && 0 \end{pmatrix}\) a
- \(S_z = \frac{\hbar}{\sqrt 2}\begin{pmatrix} 1 && 0 \\ 0 && -1 \end{pmatrix}\).
Výše uvedené vektory jsou ortonormální (tj. každé dva vektory na sebe jsou kolmé a norma každého je rovna jedné) a platí pro ně relace úplnosti.
Viz též
| Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010 |
|---|
| Informace o článku.
Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. |