Tabla de Contenidos
Spinnkvantetallet er det fjerde kvantetallet og indikerer orienteringen til det indre vinkelmomentet til en elementær partikkel (som et elektron eller en kvark), til en sammensatt partikkel (som nøytroner og protoner), eller til en hel atomkjerne . Som sådan er det et tall som representerer, sammen med de tre andre kvantetallene, en bestemt kvantetilstand til en subatomær partikkel.
Dette kvantetallet ble oppdaget i løpet av det første kvartalet av det 20. århundre, etter at mye mer presise målinger av atomutslippslinjespektra ble oppnådd. En nærmere inspeksjon av disse utslippslinjene viste at det ikke var individuelle linjer, men multipler av linjer. Dette kan bare forklares ved å tilskrive elektronene et fjerde kvantenummer av vinkelmomentum som kan tolkes som rotasjonsretningen til elektronet rundt sin egen akse , lik hvordan en topp (snurretopp) eller jorden roterer rundt til din. . Faktisk er dette grunnen til at det kalles spinn, siden nevnte ord kommer fra det engelske ordet spin som betyr å spinne.
Siden elektronet har en elektrisk ladning, genererer denne rotasjonen et lite magnetfelt som er rettet langs rotasjonsaksen. Elektronet kan bare ha to motsatte spinn (+1/2 og -1/2), så det kan generere ett av to mulige magnetfelt som peker i motsatte retninger. Dette magnetfeltet er ansvarlig for doblingen av utslippslinjene.
Hva er de andre kvantetallene?
Før oppdagelsen av spinn var bare 3 kvantetall kjent, som oppstår fra den matematiske løsningen av Schrödinger-ligningen. Disse er:
- Hovedkvantenummer eller energinivå (n) . Dette kvantetallet er assosiert med hvor nært et elektron er kjernen. Jo mindre den er, jo nærmere sentrum vil den være.
- Sekundært kvantenummer eller vinkelmoment ( l ). Dette kvantetallet er assosiert med formen på orbitalen som et elektron opptar.
- Magnetisk kvantenummer (m l ) . Assosiert med orienteringen i rommet til atomorbitaler.
Til sammen definerer hver kombinasjon av disse tre kvantetallene en unik atomorbital for et elektron, mens spinn identifiserer et bestemt elektron.
Ulike verdier av spinn for ulike typer partikler
Spinn er en iboende egenskap til elementærpartikler, akkurat som elektrisk ladning er. I likhet med elektrisk ladning kan partikler bare ha visse spinnverdier med motsatte fortegn. Faktisk gjør spinnet det mulig å skille to forskjellige klasser av partikler i naturen, i henhold til mulige spinnverdier de kan ha, som er fermioner og bosoner. Denne klassifiseringen av partikler kommer fra dagens modell av materie, kalt standardmodellen.
Fermionene
Fermioner er partiklene som er en del av det vi kjenner som materie: alt som har masse og opptar en plass i rommet. Denne familien av partikler inkluderer kvarker og leptoner (inkludert elektroner), som er karakterisert ved å overholde Pauli-eksklusjonsprinsippet, og ved å ha spinn på +1/2 eller -1/2 (som vanligvis er representert som ↑ og ↓ eller spinn opp og snurre ned).
Når disse elementærpartiklene går sammen for å danne komposittpartikler (hadroner), kan forskjellige spinntall som 3/2 og -3/2 oppnås.
Bosonene
Bosonfamilien består av partikler som ikke følger Pauli eksklusjonsprinsippet og er karakterisert ved å ha et spinn på 1. Det antas at elementære bosoner kan eksistere med andre spinnverdier som 0, 2, 3 osv. Det antas at disse partiklene er ansvarlige for eksistensen av alle kjente krefter (elektromagnetisk kraft, gravitasjonskraft, sterk kjernekraft og svak kjernekraft).
Egenskaper til spinnkvantetallet
- Det er representert med symbolet m s eller med s.
- Som et kvantetall, er verdien kvantisert, noe som betyr at den bare kan oppnå visse verdier som er multipler av en minimumskvantum (kvantumet). Som forklart for et øyeblikk siden, kan spinnet bare ta verdier på +1/2 og -1/2 for fermioner, og 1 for bosoner (selv om det kan være andre bosoner med forskjellige spinn).
- Spinnet kan bare ta på seg verdier som er heltallsmultipler av ħ/2, der ħ er den reduserte plankekonstanten (h/2π).
- Hvis du måler spinnet til et elektron langs et magnetfelt, vil du bare få verdier på ħ/2 eller – ħ/2.
