Tabla de Contenidos
Spin kuantum sayısı dördüncü kuantum sayısıdır ve temel bir parçacığın (elektron veya kuark gibi), bileşik bir parçacığın (nötronlar ve protonlar gibi) veya tüm atom çekirdeğinin içsel açısal momentumunun yönelimini gösterir. . Bu haliyle, diğer üç kuantum sayısıyla birlikte atom altı bir parçacığın belirli bir kuantum durumunu temsil eden bir sayıdır.
Bu kuantum sayısı, 20. yüzyılın ilk çeyreğinde, atomik emisyon hattı spektrumlarının çok daha hassas ölçümleri elde edildikten sonra keşfedildi. Bu emisyon çizgilerinin daha yakından incelenmesi, bunların tek tek çizgiler değil, çizgi katları olduğunu gösterdi. Bu sadece elektronlara, bir topaç (topaç) veya dünyanın sizin etrafınızda dönmesine benzer şekilde, elektronun kendi ekseni etrafında dönme yönü olarak yorumlanabilecek açısal momentumun dördüncü bir kuantum sayısı atfedilerek açıklanabilir. . Aslında, spin olarak adlandırılmasının nedeni budur, çünkü söz konusu kelime İngilizce döndürmek anlamına gelen spin kelimesinden gelmektedir.
Elektronun elektrik yükü olduğundan, bu dönüş, dönme ekseni boyunca yönlendirilen küçük bir manyetik alan oluşturur. Elektronun yalnızca iki zıt dönüşü (+1/2 ve -1/2) olabilir, bu nedenle zıt yönlere işaret eden iki olası manyetik alandan birini üretebilir. Bu manyetik alan, emisyon çizgilerinin ikiye katlanmasından sorumludur.
Diğer kuantum sayıları nelerdir?
Spin keşfedilmeden önce, Schrödinger denkleminin matematiksel çözümünden kaynaklanan yalnızca 3 kuantum sayısı biliniyordu. Bunlar:
- Temel kuantum sayısı veya enerji düzeyi (n) . Bu kuantum sayısı, bir elektronun çekirdeğe ne kadar yakın olduğu ile ilişkilidir. Ne kadar küçük olursa, merkeze o kadar yakın olacaktır.
- İkincil kuantum sayısı veya açısal momentum ( l ). Bu kuantum sayısı, bir elektronun kapladığı yörüngenin şekli ile ilişkilidir.
- Manyetik kuantum sayısı (m l ) . Atomik orbitallerin uzaydaki oryantasyonu ile ilişkilidir.
Birlikte ele alındığında, bu üç kuantum sayısının her bir kombinasyonu, bir elektron için benzersiz bir atomik yörüngeyi tanımlarken, spin belirli bir elektronu tanımlar.
Farklı parçacık türleri için farklı spin değerleri
Spin, tıpkı elektrik yükü gibi, temel parçacıkların içsel bir özelliğidir. Ayrıca, elektrik yükü gibi, parçacıklar da ancak ters işaretli belirli spin değerlerine sahip olabilir. Aslında spin, sahip olabilecekleri olası spin değerlerine göre, yani fermiyonlar ve bozonlar olmak üzere, doğadaki iki farklı parçacık sınıfını ayırt etmeyi mümkün kılar. Parçacıkların bu sınıflandırması, standart model adı verilen mevcut madde modelinden gelir.
Fermiyonlar
Fermiyonlar, madde olarak bildiğimiz şeyin bir parçası olan parçacıklardır: kütlesi olan ve uzayda bir yer kaplayan her şey. Bu parçacık ailesi, Pauli dışlama ilkesine uymakla ve +1/2 veya -1/2 spinlere (genellikle ↑ ve ↓ veya spin yukarı olarak gösterilir) sahip olmakla karakterize edilen kuarkları ve leptonları (elektronlar dahil) içerir. ve aşağı doğru döndürün).
Bu temel parçacıklar, bileşik parçacıklar (hadronlar) oluşturmak için bir araya geldiklerinde, 3/2 ve -3/2 gibi farklı spin sayıları elde edilebilir.
Bozonlar
Bozon ailesi, Pauli dışlama ilkesini takip etmeyen ve 1 dönüşüyle karakterize edilen parçacıklardan oluşur. Elementer bozonların 0, 2, 3 vb. diğer spin değerleri ile var olabileceğine inanılmaktadır. Bu parçacıkların bilinen tüm kuvvetlerin (elektromanyetik kuvvet, yerçekimi kuvveti, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet) varlığından sorumlu olduğuna inanılmaktadır.
Spin kuantum sayısının özellikleri
- ms veya s sembolü ile temsil edilir .
- Bir kuantum sayısı olarak, değeri nicelenir, yani yalnızca minimum miktarın (kuantum) katları olan belirli değerleri elde edebilir. Biraz önce açıklandığı gibi spin, fermiyonlar için yalnızca +1/2 ve -1/2, bozonlar için 1 değerlerini alabilir (gerçi farklı spinlere sahip başka bozonlar da olabilir).
- Döndürme yalnızca ħ/2’nin tamsayı katları olan değerleri alabilir; burada ħ azaltılmış Plank sabitidir (h/2π).
- Manyetik alan boyunca bir elektronun dönüşünü ölçerseniz, yalnızca ħ/2 veya – ħ/2 değerlerini alırsınız.
