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奇数的概念(奇数偶数是三年级第几单元)

量子

中“自旋是整数”或“自旋是半奇数”的含义估计大部分人很少涉足这方面。在量子力学中,自旋是由粒子的内禀角动量引起的,有时会和经典力学中的自转相比较,但实际上性质上有很大的不同。首先,了解什么是角动量。角动量是物理学中与物体相对原点的位移和动量有关的物理量。它代表粒子矢径扫过区域的速度,或刚体定轴旋转的剧烈程度。在经典力学中,可以定义为物体相对于原点的位移(矢径)与其动量的叉积:

自旋对于原子尺度系统特别重要,比如单原子、质子、电子、偶光子,都是正奇数(1/2、3/2等)的自旋。)或非负整数(0,1,2);半整数自旋粒子称为费米子(如电子),整数自旋粒子称为玻色子(如光子)。复合粒子还携带自旋,自旋是由组成粒子(可能是基本粒子)的自旋相加得到的;比如质子的自旋可以从夸克和胶子的自旋得到。半奇自旋的粒子称为费米子,服从费米-狄拉克统计。自旋为0或正整数的粒子称为玻色子,服从玻色-爱因斯坦统计。复合粒子的自旋是其内部各分量之间的相对轨道角动量与各分量自旋的矢量和,即和基于量子力学中角动量的相加规律。发现的粒子中,自旋为整数,最大自旋为4;如果自旋是半奇数,最大自旋是3/2。

自旋是微观粒子的属性。自旋为0的粒子从各个方向看都是一样的,就像一个点。自旋为1的粒子旋转360度后看起来是一样的。自旋2粒子旋转180度,自旋1/2粒子必须旋转2次才能相同。自旋为1/2的粒子组成了宇宙中的一切,而自旋为0,1,2的粒子在物质体之间产生力。自旋为半整数的费米子服从泡利不相容原理,玻色子不服从泡利原理。

在量子力学中,任何系统的角动量都是量子化的,其值只能是sh/2。

其中h/2π是约化普朗克常数,s称为自旋量子数,自旋量子数是整数或者半整数(0, 1/2, 1, 3/2, 2,……),自旋量子数可以取半整数的值,这是自旋量子数与轨道量子数的主要区别,后者的量子数取值只能为整数。自旋量子数的取值只依赖于粒子的种类,无法用现有的手段去改变其取值(不要与自旋的方向混淆,见下文)。

比如所有电子都有s=1/2,自旋为1/2的基本粒子还包括正电子、中微子、夸克,光子是自旋为1的粒子,理论上假设引力子是自旋为2的粒子。发现的希格斯玻色子在基本粒子中比较特殊,自旋为0。

Spin对人类的贡献包括:核磁共振谱、电子顺磁共振谱、质子密度磁共振成像、巨磁电阻硬盘磁头。自旋的可能应用包括自旋场效应晶体管。以电子自旋为研究对象,开发创新磁性材料和器件的学科分支称为自旋电子学

北京大学

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