Berapakah bilangan kuantum spin?

Bilangan kuantum spin adalah bilangan kuantum keempat dan menunjukkan orientasi momentum sudut intrinsik partikel elementer (seperti elektron atau quark), partikel komposit (seperti neutron dan proton), atau seluruh inti atom. . Dengan demikian, itu adalah angka yang mewakili, bersama dengan tiga bilangan kuantum lainnya, keadaan kuantum tertentu dari partikel subatomik.

Bilangan kuantum ini ditemukan selama kuartal pertama abad ke-20, setelah pengukuran spektrum garis emisi atom yang jauh lebih tepat diperoleh. Pemeriksaan lebih dekat dari garis emisi ini menunjukkan bahwa mereka bukan garis individu tetapi kelipatan garis. Ini hanya dapat dijelaskan dengan mengaitkan elektron dengan momentum sudut bilangan kuantum keempat yang dapat ditafsirkan sebagai arah rotasi elektron di sekitar sumbunya sendiri , mirip dengan bagaimana puncak (puncak berputar) atau bumi berputar mengelilingi Anda. . Padahal, inilah alasan mengapa disebut spin, karena kata tersebut berasal dari kata bahasa Inggris spin yang artinya berputar.

Karena elektron memiliki muatan listrik, rotasi ini menghasilkan medan magnet kecil yang diarahkan sepanjang sumbu rotasi. Elektron hanya dapat memiliki dua putaran berlawanan (+1/2 dan -1/2) sehingga dapat menghasilkan salah satu dari dua kemungkinan medan magnet yang mengarah ke arah yang berlawanan. Medan magnet ini bertanggung jawab atas penggandaan garis emisi.

Apa bilangan kuantum lainnya?

Sebelum penemuan spin, hanya 3 bilangan kuantum yang diketahui, yang muncul dari solusi matematis persamaan Schrödinger. Ini adalah:

• Bilangan kuantum utama atau tingkat energi (n) . Bilangan kuantum ini dikaitkan dengan seberapa dekat elektron dengan inti. Semakin kecil, semakin dekat ke pusat.
• Bilangan kuantum sekunder atau momentum sudut ( l ). Bilangan kuantum ini dikaitkan dengan bentuk orbital yang ditempati elektron.
• Bilangan kuantum magnetik ( _ml ) . Terkait dengan orientasi dalam ruang orbital atom.

Secara bersama-sama, setiap kombinasi dari ketiga bilangan kuantum ini menentukan orbital atom yang unik untuk sebuah elektron, sedangkan spin mengidentifikasi elektron tertentu.

Nilai putaran yang berbeda untuk jenis partikel yang berbeda

Spin adalah sifat intrinsik dari partikel elementer, sama seperti muatan listrik. Juga, seperti muatan listrik, partikel hanya dapat memiliki nilai putaran tertentu dengan tanda yang berlawanan. Faktanya, spin memungkinkan untuk membedakan dua kelas partikel yang berbeda di alam, menurut nilai spin yang mungkin mereka miliki, yaitu fermion dan boson. Klasifikasi partikel ini berasal dari model materi saat ini, yang disebut model standar.

Fermion

Fermion adalah partikel yang merupakan bagian dari apa yang kita kenal sebagai materi: segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati tempat di ruang angkasa. Keluarga partikel ini termasuk quark dan lepton (termasuk elektron), yang dicirikan dengan mematuhi prinsip eksklusi Pauli, dan dengan spin +1/2 atau -1/2 ( yang biasanya direpresentasikan sebagai ↑ dan ↓ atau spin up dan berputar ke bawah).

Ketika partikel elementer ini bergabung bersama untuk membentuk partikel komposit (hadron), nomor spin yang berbeda seperti 3/2 dan -3/2 dapat diperoleh.

Boson

Keluarga boson terdiri dari partikel yang tidak mengikuti prinsip eksklusi Pauli dan dicirikan dengan memiliki putaran 1. Dipercayai bahwa boson elementer dapat eksis dengan nilai putaran lain seperti 0, 2, 3, dll. Dipercayai bahwa partikel-partikel ini bertanggung jawab atas keberadaan semua gaya yang diketahui (gaya elektromagnetik, gaya gravitasi, gaya nuklir kuat, dan gaya nuklir lemah).

Sifat bilangan kuantum spin

• Itu diwakili oleh simbol m _s atau oleh s.
• Menjadi bilangan kuantum, nilainya terkuantisasi, yang berarti bahwa ia hanya dapat memperoleh nilai tertentu yang merupakan kelipatan dari jumlah minimum (kuantum). Seperti yang dijelaskan beberapa saat yang lalu, putaran hanya dapat mengambil nilai +1/2 dan -1/2 untuk fermion, dan 1 untuk boson (walaupun mungkin ada boson lain dengan putaran berbeda).
• Putaran hanya dapat mengambil nilai yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari ħ/2, di mana ħ adalah konstanta Papan tereduksi (h/2π).
• Jika Anda mengukur putaran elektron di sepanjang medan magnet, Anda hanya akan mendapatkan nilai ħ/2 atau – ħ/2.