Kernspin

Der Kernspin ${\displaystyle {\vec {I}}}$ ist der Gesamtdrehimpuls eines Atomkerns um seinen Schwerpunkt.^[1] Sein Einfluss auf die Eigenschaften makroskopischer Materie oder Vorgänge kann gewöhnlich vernachlässigt werden, weshalb er auch erst Ende der 1920er Jahre entdeckt wurde. Untersuchungen des Kernspins sind jedoch wichtig zum Verständnis des Aufbaus von Atomkernen.

Da die Atomkerne (auch der leichteste, das Proton) immer zusammengesetzte Teilchen sind, handelt es sich beim Kernspin nicht um einen Spin ${\displaystyle {\vec {s}}}$ im engeren Sinn.

Ausgenutzt wird der Kernspin vor allem für chemische Analysen (Kernspinresonanzspektroskopie) und für medizinische Untersuchungen (Kernspintomographie), beides aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften.

Oft ist mit der Bezeichnung Kernspin nur seine Quantenzahl ${\displaystyle I}$ gemeint, die folgende Werte annehmen kann:

${\displaystyle I=0,\,{\tfrac {1}{2}},\,1,\,{\tfrac {3}{2}},\,\ldots }$

Als physikalischer Drehimpuls hat er dann die Größe

${\displaystyle |{\vec {I}}|=\hbar {\sqrt {I(I+1)}}}$

mit der reduzierten Planck-Konstante ${\displaystyle \hbar }$.

1. ↑ Ruben P. de Groote, Gerda Neyens: Spins and Electromagnetic Moments of Nuclei. In: Handbook of Nuclear Physics. Springer Nature Singapore, Singapore 2022, ISBN 978-981-15-8818-1, S. 1–36, doi:10.1007/978-981-15-8818-1_42-1 (springer.com [abgerufen am 18. April 2024]).