Ce este spinul unei particule?

[Adi]

Virgil, sunt de acord cu ce ai spus. Noi insa nu am spus ca denigrezi pe cineva. Si e foarte bine sa iti faci o imagine intuitiva asupra fenomenelor. Toti facem asa. In mecanica cuantica, totusi, intuitia cateodata nu merge. Poate e de vina mecanica cuantica. Dar inca nu avem o alta teorie care sa explice aceleasi fapte experimente in alt mod mai intuitiv.

Dar ca sa lamurez cu bozonii virtuali, este un termen tehnic care inseamna ca o particula nu are masa pe care o stim, ci poate sa aiba o masa mai mica, sau o masa mai are. Atunci cand o oare, este virtuala. Nu poate asta la infinit. Ci o durata mai lunga mai scurta si apoi se descompune in alte particule. Particulele de la inceputul si de la sfarsitul intractiei sunt reale. Cele intermediare, sunt de obicei, virtuale. Dar acesta e un termen tehnic ce poate fi explicat mai bine sau mai putin bine. Dar e un fapt real, verificat iar si iar in mecanica cuantica.

[Virgil]

Revenind la spinul electronului, cred ca ar trebui spus ca reprezinta un moment cinetic masurat in unitati "h/2pi", dar ca nu se cunoaste miscarea care produce acest moment cinetic. Faptul ca poate lua valori pozitive sau negative, din relatia h=2pi*mvr, ma face sa cred doar masa ar putea avea valori pozitive sau negative.

[HarapAlb]

Spinul electronului, reprezinta un moment cinetic, deci este nevoie de o masa in miscare. daca privim electronul ca pe o bila care se invarte in jurul unei axe, ar trebui ca viteza periferica de rotatie sa depaseasca viteza luminii, ceia ce nu poate fi adevarat...

apoi

Revenind la spinul electronului, cred ca ar trebui spus ca reprezinta un moment cinetic masurat in unitati "h/2pi", dar ca nu se cunoaste miscarea care produce acest moment cinetic. Faptul ca poate lua valori pozitive sau negative, din relatia h=2pi*mvr, ma face sa cred doar masa ar putea avea valori pozitive sau negative.

Esti nehotarat 

[Adi]

Revenind la spinul electronului, cred ca ar trebui spus ca reprezinta un moment cinetic masurat in unitati "h/2pi", dar ca nu se cunoaste miscarea care produce acest moment cinetic. Faptul ca poate lua valori pozitive sau negative, din relatia h=2pi*mvr, ma face sa cred doar masa ar putea avea valori pozitive sau negative.

Sau poate electronul este cu adevarat particula punctiforma si nu se invarte nimic. Pana nu vei afla structura sau dimensiunea electronului, nu vei afla cum sa stii. Asadar ai doar o ipoteza si atat. Si refuzul tau de a accepta ca anumite concepte cuantice nu au corespondent in lumea macroscopica si intuitiva.

[Virgil]

Spinul electronului, reprezinta un moment cinetic, deci este nevoie de o masa in miscare. daca privim electronul ca pe o bila care se invarte in jurul unei axe, ar trebui ca viteza periferica de rotatie sa depaseasca viteza luminii, ceia ce nu poate fi adevarat...

apoi

Revenind la spinul electronului, cred ca ar trebui spus ca reprezinta un moment cinetic masurat in unitati "h/2pi", dar ca nu se cunoaste miscarea care produce acest moment cinetic. Faptul ca poate lua valori pozitive sau negative, din relatia h=2pi*mvr, ma face sa cred doar masa ar putea avea valori pozitive sau negative.

Esti nehotarat 

Este cineva hotarat? Este ca un puzle, esti sigur ca ai piesa potrivita?

[Virgil]

Revenind la spinul electronului, cred ca ar trebui spus ca reprezinta un moment cinetic masurat in unitati "h/2pi", dar ca nu se cunoaste miscarea care produce acest moment cinetic. Faptul ca poate lua valori pozitive sau negative, din relatia h=2pi*mvr, ma face sa cred doar masa ar putea avea valori pozitive sau negative.

Sau poate electronul este cu adevarat particula punctiforma si nu se invarte nimic. Pana nu vei afla structura sau dimensiunea electronului, nu vei afla cum sa stii. Asadar ai doar o ipoteza si atat. Si refuzul tau de a accepta ca anumite concepte cuantice nu au corespondent in lumea macroscopica si intuitiva.

Cum poate fi masurat spinul electronului cand este in stare libera, si nu legat in atom?

[HarapAlb]

Este cineva hotarat? Este ca un puzle, esti sigur ca ai piesa potrivita?

Avem piesa cea mai potrivita la momentul actual 

Cum poate fi masurat spinul electronului cand este in stare libera, si nu legat in atom?

Da. imprastierea de catre diverse suprafete a unui fascicul de electroni depinde de orientarea spinului, fenomenul se numeste ceva de genul "spin/polarization dependent electron scattering". Din pacate nu-mi mai amintesc exact.

[Adi]

Bun raspuns, HarapAlb. Ca o completare, Virgil, imagineaza-ti electroni pusi in sir indian, in un fascicul de particule. Cand ii pui in camp magnetic, daca ar avea spin de valori diferite, ar devia in toate partile. Dar se duc numai in doua directii, fac doua pate pe un ecran fosforescent, iar aceasta e interpretata ca spinul electronului are doar doua valori. Experimentul se numeste Stern-Gerlach, mai multe informatii aici.

[HarapAlb]

Experimentul se numeste Stern-Gerlach, mai multe informatii aici.

Atentie, experimentul S-G s-a facut cu atomi, nu cu electroni liberi.

[Adi]

Ah ... bine remarcat, HarapAlb. Faceam confuzia caci spinul intregului atom e dat de spinul electronilor de valenta.

Dar daca faci un tub cu raze catodice (filament incins sa emita electroni, apoi diferenta de potential sa ii accelereze mult), adica fascicule de electroni cu tehnologia de la 1897 si ai camp magnetic sa deviezi electronii, nu se poate face un experiment similar si sa vezi electronii cum fac tot doar doua pete pe un ecran fluorescent?

[HarapAlb]

Am gasit pana la urma, se cheama imprastierea Mott 

[Virgil]

Bun raspuns, HarapAlb. Ca o completare, Virgil, imagineaza-ti electroni pusi in sir indian, in un fascicul de particule. Cand ii pui in camp magnetic, daca ar avea spin de valori diferite, ar devia in toate partile. Dar se duc numai in doua directii, fac doua pate pe un ecran fosforescent, iar aceasta e interpretata ca spinul electronului are doar doua valori. Experimentul se numeste Stern-Gerlach, mai multe informatii aici.

Multumesc, mi-am amintit experienta data in fizica, asta ma duce cu gandul la un fenomen asemanator produs in macro, si anume, la cilindrul de circulatie din hidraulica. cand un cilindru se invarte in jurul axei asezata vertical si se afla cufundat intr-un curs de apa, se produce deplasarea cilindrului pe directia perpendiculara fata de axa cursului. De aici se trage teorema Kuta -Jukovski si profilele aripilor.
  Daca electronul are o anumita elicitate ca neutriniul, stg-dr, si daca axa N-S a electronului, face un anumit unghi relativ mic fata de directia de deplasare, atunci cand este supus unui camp magnetic perpendicular pe directia de deplasare, se va produce o deviere corespunzatoare si o separare in doua fascicule conform cu elicitatea acestora. Cred ca experienta s-ar putea simula in laborator.

[HarapAlb]

  Daca electronul are o anumita elicitate ca neutriniul, stg-dr, si daca axa N-S a electronului, face un anumit unghi relativ mic fata de directia de deplasare, atunci cand este supus unui camp magnetic perpendicular pe directia de deplasare, se va produce o deviere corespunzatoare si o separare in doua fascicule conform cu elicitatea acestora. Cred ca experienta s-ar putea simula in laborator.

Daca inteleg bine, asta e chiar experimentul Stern-Gerlach. Cititi pagina din wikipedia despre S-G.
Folosind electroni nelegati va trebui cumva serata interactiunea datorata spinului de interactiunea datorata sarcinii electrice. De aceea s-au folosit atomi in experimentul S-G, ei au sarcina electrica nula.

[Adi]

Daca inteleg bine, asta e chiar experimentul Stern-Gerlach. Cititi pagina din wikipedia despre S-G. Folosind electroni nelegati va trebui cumva separata interactiunea datorata spinului de interactiunea datorata sarcinii electrice. De aceea s-au folosit atomi in experimentul S-G, ei au sarcina electrica nula.

Excelent, HarapAlb. Nu ma gandisem la asta pana acum niciodata. Iata de ce experimentul s-a facut cu atomi si nu cu electroni, desi fasciculele de electroni existau cu 30 de ani inainte. De aceea de fapt nu a fost descoperit spinul electronului atunci. Pentru ca cantitativ efectul magnetic este mult mai mic ca efectul electric.

[Virgil]

Si totusi ce minune ii da particulei aceasta insusire numita spin?
Cu ce gresesc daca imi imaginez electronul ca un nor de substanta, in care punctele infinitezimale se misca cu viteza luminii, in jurul unei pozitii de echilibru. Din miscarea acestor puncte rezulta proprietatile particulei ca masa de repaus, masa relativista, spinul si sarcina. Traiectoriile acestor puncte infinitezimale, materializeaza de fapt stringurile care pot fi curbe inchise sau deschise. Electronul se afla in repaus atunci cand traiectoriile sant curbe inchise, sau aproape inchise. Pe masura cresterii vitezei traiectoriile respective devin elicoidale. descompunand viteza luminii pe o directie longitudinala paralela cu axa elicei vom avea viteza de deplasare Vd a norului de substanta, si tangenta la curba elicei ne va da o viteza tangentiala Vt.
Din relatia lui Eistein a masei relativiste, la numitor, putem scrie, aplicand teorema lui Pitagora ca ;  c^2-v^2=Vt^2 ; Inlocuind in relatia lui Eistein obtinem; m*Vt=m0*c; Adica produsul dintre masa relativista si viteza tangentiala este egal cu produsul dintre masa de repaus si viteza luminii. Cum masa de repaus si viteza luminii sant constante si produsul din primul termen trebuie sa fie constant. Aceasta presupune ca viteza tangentiala oricat de mica ar fi atunci cand norul se apropie de viteza luminii, masa relativista creste mult dar niciodata nu ajunge la infinit, pentru ca produsul dintre masa relativista si componenta tangentiala a vitezei trebuie sa fie constant.