Cos’è lo spin di una particella? Il momento angolare

Lo spin di una particella è il suo momento angolare, la rotazione della particella sul suo asse, puoi immaginarla come una piccola sfera che dopo un movimento torna nella posizione originale, per esempio una trottola

Lo spin

 

Cos’è lo spin di una particella?

Il fisico austriaco Wolfgang Pauli, uno dei padri della fisica quantistica, teorizzò che i numeri quantici di due elettroni in un atomo (numero quantico = stato magnetico), non potevano risultare uguali.

Pauli introdusse lo spin solo come un concetto matematico per dimostrare che alle particelle era vietato avere le stesse caratteristiche.

L’introduzione dello spin permetteva la completa descrizione teorica dell’atomo, questo principio viene applicato alle particelle con spin semi intero (spin 1/2)

Perché tutte le particelle elementari che formano la materia hanno spin semi intero che può essere 1/2 – 3/2 – 5/2 ….. come l’elettrone che possiede spin semi intero 1/2.

Queste particelle elementari, che compongono la materia e hanno spin semi intero, prendono il nome di Fermioni (Statistiche di Enrico Fermi)

Matematicamente lo spin corrisponde alla funzione d’onda che è la funzione delle coordinate spaziali “x, y, z” e del tempo “t”

Lo spin Rappresenta le probabilità delle posizioni che può assumere, lo stato fisico della particella, in un determinato periodo di tempo.

Nella fisica quantistica: la funzione d’onda significa ampiezza di probabilità ed è il modulo quadro che ne rappresenta la quantità in un determinato periodo di tempo “t”

L’equazione che descrive lo stato della particella è anti simmetrico per rotazione, cioè:

Dopo una rotazione di 360° la particella è anti simmetrica e la sua funzione d’onda ottiene un valore negativo.

Per tornare al valore di partenza deve compiere una rotazione di 720° ottenendo la funzione d’onda iniziale.

Particelle con spin intero

Le paticelle con spin intero si chiamano Bosoni e sono i vettori e i mediatori delle forze fondamentali, delle particelle che formano la materia.

I Bosoni hanno una funzione simmetrica, cioè: tornano allo stato iniziale dopo una rotazione di 360° a seguito di una trasformazione completa.

Possono trovarsi in qualsiasi stato energetico anche se questo stato è già occupato da altri bosoni.

Queste particelle si distinguono in:

Bosone di Higgs, Bosone W e Z e Bosone do Gauger (Fotone)

Gli spin possono avere solo due orientazioni nello spazio ed in fisica quantistica questo fenomeno viene chiamato quantizzazione.