Spin

Spin	Tüp	Däili (Bichbil)
${\displaystyle 0}$		Higgs-Boson
${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}\hbar }$	Fermion	Elektron, Neutrino, Kwark
${\displaystyle 1\hbar }$	Boson	Foton, Gluon, W-Boson und Z-Boson
${\displaystyle 2\hbar }$		Grawiton (hüpothetisch)

Spin (vo änglisch spin ‚Dräijig‘, ‚Drülle‘) isch dr Äigedräiimpuls vo Däili. Bi de fundamentale Däili, wo as punktförmig und nit zämmegsetzt aagluegt wärde, cha men en nume kwantemechanisch verstoo. Er het doo alli Äigeschafte vom ene mechanische Dräiimpuls, usser dass er nid von ere Masse stammt, wo sich im Kräis dräit.

As Spin wird au dr Äigedräiimpuls vo Süsteem bezäichnet, wo us fundamentale Däili zämmegsetzt sin, z. B. bim Proton, Neutron, Atomkärn, Atom, Molekül, Exziton, Hadrone wie ${\displaystyle \Omega ^{-}}$-Teilchen etc. Dä Äigedräiimpuls chunnt vo de Spin und de Baandräiimpuls vo de fundamentale Bestanddäil, wo uf e Schwerpunkt bezoge si, noch de Reegle vo dr kwantemechanische Dräiimpulsaddizion. Dr Spinoperator und dr Baandräiimpulsoperator si die bäide Dräiimpulsoperatore in dr Kwantemechanik, und d Kwantezaale vom Spin chönne au halbzaalig si und nit nume ganzzaalig wie bim Baandräiimpuls.

Dr Spin vom ene fundamentale Däili het e Gröössi, wo sich nid änderet. Au wenn s Däili punktförmig isch und mit ere kinetische Energii vo Null in Rue isch, het es si Spin. Bis jetz si Däili bekannt, wo e Spin vo ${\displaystyle 0\,\hbar ,{\tfrac {1}{2}}\hbar ,1\,\hbar }$ häi (lueg in dr Dabälle oobedraa).^[1] Doo isch ${\displaystyle \hbar }$ s reduzierte Plancksche Wirkigskwantum und dr Zaalefaktor ${\displaystyle s=0,{\tfrac {1}{2}},1,\ldots }$ d Spinkwantezaal.

1925 het mä em Elektron e Spin ${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}\hbar }$ gee, zum meereri Detäi vo de optische Spektrum vo Atom, wo mä nid verstande het, mit eme äinzige Konzept konsistänt z erklääre^[2]. Sit 1928 het men em Proton e Spin vo ${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}\hbar }$ zuegschriibe, wil mä en Anomalii in dr spezifische Wermi vom Wasserstoffgaas andersch nid het chönne erklääre.^[3]

Dr halbzaalig Spin vo de Kwark und Elektrone cha weder aaschaulig no halbklassisch dur e Dräibeweegig erkläärt wärde. E theoretischi Begründig isch 1928 in dr relativistische Kwantemechanik entdeggt worde. Über s Spin-Statistik-Theorem füert er zum Pauli-Brinzip, wo für en Ufbau vo de Atomkärn und dr Atomhülle grundlegend isch, und eso au für drfür, wie sich Atom in dr Chemii noch em Periodesüsteem vo de Elimänt verhalte. Dr halbzaalig Spin spiilt dorum e bestimmendi Rolle drbii, wie d Materie ufbaut isch bis aane zu iire makroskopische Ägeschafte.

Wichdigi Experimänt zum Spin basiere mäistens druf, ass e gladnigs Däili mit eme Spin au e Magnetischs Momänt het. Bim Einstein-de-Haas-Effekt änderet mä d Richdig vo de Spin vo de Elektrone im ene Iisestaab und dä foot sich afo drülle. Mit em Stern-Gerlach-Versuech het mä mit em Elektronespin zum erste Mol d Richdigskwantelig chönne noochwiise. D Effekt vo dr magnetische Kärnspinresonanz bzw. Elektronespinresonanz wärde in dr Chemii, dr Biologii und dr Medizin brucht, zum Materialie, Gwääb und Brozäss im Detäi z undersueche.

Andersch as dr halbzaalig Spin vo de Leptone isch dr ganzzaalig Spin vom Foton (Liechtkwant) e Konsekwänz vo dr Existänz vo elektromagnetische Wälle mit ere zirkuläre Polarisazioon, wo scho lang bekannt isch. 1936 het mä s diräkt im ene Experimänt chönne noochwiise dank dr Dräibeweegig vom ene makroskopische Objekt noch dr Wäggselwirkig mit Fotone^[4].

1. ↑ E Chäigelchuugele het e Dräiimpuls vo öbbe ${\displaystyle 3\cdot 10^{33}\;\hbar }$ wenn si rollt
2. ↑ G. E. Uhlenbeck, S. Goudsmit: Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons. In: Naturwissenschaften. Bd. 13 Nr. 47, 1925, S. 953.
3. ↑ D.M.Dennison: A Note on the Specific Heat of the Hydrogen Molecule. In: Proceedings of the Royal Society of London Series A. Bd. 115, 1927, S. 483–486.
4. ↑ Richard Beth: Mechanical Detection and Measurement of the Angular Momentum of Light. In: Physical Rewiew. Bd. 50, 1936, S. 115.