स्पिन क्वांटम संख्या क्या है?

स्पिन क्वांटम संख्या चौथी क्वांटम संख्या है और एक समग्र कण (जैसे न्यूट्रॉन और प्रोटॉन), या एक संपूर्ण परमाणु नाभिक के प्राथमिक कण (जैसे एक इलेक्ट्रॉन या क्वार्क) के आंतरिक कोणीय गति के उन्मुखीकरण को इंगित करता है। . जैसे, यह एक संख्या है जो अन्य तीन क्वांटम संख्याओं के साथ, एक उप-परमाणु कण की एक विशेष क्वांटम स्थिति का प्रतिनिधित्व करती है।

यह क्वांटम संख्या 20वीं शताब्दी की पहली तिमाही के दौरान परमाणु उत्सर्जन लाइन स्पेक्ट्रा के अधिक सटीक माप प्राप्त करने के बाद खोजी गई थी। इन उत्सर्जन रेखाओं के गहन निरीक्षण से पता चला कि वे अलग-अलग रेखाएँ नहीं थीं, बल्कि रेखाओं के गुणक थे। यह केवल इलेक्ट्रॉनों को कोणीय गति की एक चौथी क्वांटम संख्या के रूप में समझाकर समझाया जा सकता है , जिसे इलेक्ट्रॉन के अपनी धुरी के चारों ओर घूमने की दिशा के रूप में व्याख्या की जा सकती है, एक शीर्ष (घूर्णन शीर्ष) या पृथ्वी आपके चारों ओर कैसे घूमती है। . वास्तव में, यही कारण है कि इसे स्पिन कहा जाता है, क्योंकि उक्त शब्द अंग्रेजी शब्द स्पिन से आया है जिसका अर्थ स्पिन करना है।

चूँकि इलेक्ट्रॉन में एक विद्युत आवेश होता है, यह घूर्णन एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो घूर्णन के अक्ष के साथ निर्देशित होता है। इलेक्ट्रॉन में केवल दो विपरीत स्पिन (+1/2 और -1/2) हो सकते हैं, इसलिए यह विपरीत दिशाओं में इंगित करने वाले दो संभावित चुंबकीय क्षेत्रों में से एक उत्पन्न कर सकता है। यह चुंबकीय क्षेत्र उत्सर्जन लाइनों के दोहरीकरण के लिए जिम्मेदार है।

अन्य क्वांटम संख्याएँ क्या हैं?

स्पिन की खोज से पहले, केवल 3 क्वांटम संख्याएँ ज्ञात थीं, जो श्रोडिंगर समीकरण के गणितीय समाधान से उत्पन्न होती हैं। ये:

• प्रधान क्वांटम संख्या या ऊर्जा स्तर (एन) । यह क्वांटम संख्या इस बात से जुड़ी है कि इलेक्ट्रॉन नाभिक के कितने करीब है। यह जितना छोटा होगा, केंद्र के उतना ही करीब होगा।
• माध्यमिक क्वांटम संख्या या कोणीय गति ( एल )। यह क्वांटम संख्या उस कक्षीय के आकार से जुड़ी होती है जिस पर एक इलेक्ट्रॉन रहता है।
• चुंबकीय क्वांटम संख्या (एम _एल ) । परमाणु कक्षाओं के अंतरिक्ष में अभिविन्यास के साथ संबद्ध।

एक साथ लिया गया, इन तीन क्वांटम संख्याओं का प्रत्येक संयोजन एक इलेक्ट्रॉन के लिए एक अद्वितीय परमाणु कक्षीय परिभाषित करता है, जबकि स्पिन एक विशेष इलेक्ट्रॉन की पहचान करता है।

विभिन्न प्रकार के कणों के लिए स्पिन के विभिन्न मान

स्पिन प्राथमिक कणों का एक आंतरिक गुण है, ठीक वैसे ही जैसे विद्युत आवेश होता है। साथ ही, विद्युत आवेश की तरह, कणों में विपरीत संकेतों के साथ केवल कुछ स्पिन मान हो सकते हैं। वास्तव में, स्पिन प्रकृति में कणों के दो अलग-अलग वर्गों को भेद करना संभव बनाता है, उनके संभावित स्पिन मूल्यों के अनुसार, जो कि फ़र्मियन और बोसॉन हैं। कणों का यह वर्गीकरण पदार्थ के वर्तमान मॉडल से आता है, जिसे मानक मॉडल कहा जाता है।

द फर्मियंस

फ़र्मियन वे कण होते हैं जिन्हें हम पदार्थ के रूप में जानते हैं: वह सब कुछ जिसमें द्रव्यमान होता है और अंतरिक्ष में एक जगह घेरता है। कणों के इस परिवार में क्वार्क और लेप्टान (इलेक्ट्रॉनों सहित) शामिल हैं, जो पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करने और +1/2 या -1/2 के स्पिन होने की विशेषता है (जिसे आमतौर पर ↑ और ↓ या स्पिन अप के रूप में दर्शाया जाता है) और स्पिन करें)।

जब ये प्राथमिक कण एक साथ जुड़कर समग्र कण (हैड्रॉन) बनाते हैं, तो विभिन्न स्पिन संख्याएँ जैसे 3/2 और -3/2 प्राप्त की जा सकती हैं।

बोसोन

बोसोन परिवार में ऐसे कण होते हैं जो पाउली बहिष्करण सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं और 1. के स्पिन होने की विशेषता है। यह माना जाता है कि प्राथमिक बोसोन अन्य स्पिन मूल्यों जैसे 0, 2, 3, आदि के साथ मौजूद हो सकते हैं। ऐसा माना जाता है कि ये कण सभी ज्ञात बलों (विद्युत चुम्बकीय बल, गुरुत्वाकर्षण बल, मजबूत परमाणु बल और कमजोर परमाणु बल) के अस्तित्व के लिए जिम्मेदार हैं।

स्पिन क्वांटम संख्या के गुण

• इसे प्रतीक m _s या s द्वारा दर्शाया जाता है।
• क्वांटम संख्या होने के नाते, इसका मान परिमाणित है, जिसका अर्थ है कि यह केवल कुछ निश्चित मान प्राप्त कर सकता है जो एक न्यूनतम राशि (क्वांटम) के गुणक हैं। जैसा कि कुछ समय पहले समझाया गया था, स्पिन केवल +1/2 और -1/2 के मान ले सकता है, और 1 बोसोन के लिए (हालांकि अलग-अलग स्पिन के साथ अन्य बोसोन हो सकते हैं)।
• स्पिन केवल उन मानों को ले सकता है जो ħ/2 के पूर्णांक गुणक हैं, जहां ħ कम प्लैंक स्थिरांक (h/2π) है।
• यदि आप एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक इलेक्ट्रॉन के स्पिन को मापते हैं, तो आपको केवल ħ/2 या – ħ/2 के मान प्राप्त होंगे।