¿Por qué agregar spin en mecánica cuántica? ¿Cómo se aplica esto en varios campos?

En Understanding Physics, Vol. 3 , Isaac Asimov escribió sobre los números cuánticos asociados con los electrones para explicar los espectros de línea atómica de la siguiente manera:

“Finalmente, se tuvo que introducir un cuarto y último número cuántico, el número cuántico de giro, simbolizado como (s). Esto se visualizó como la representación del giro del electrón (análogo a la rotación de la Tierra alrededor de su eje). Este giro podría ser en sentido horario o antihorario, de modo que en relación con cualquier valor de (n) solo puede haber dos valores de (s), 1/2 y – 1/2 “.

Según la investigación moderna, se supone que el electrón es una partícula puntual con una carga puntual y sin extensión espacial. Spin no es más que un número cuántico. Pero la física clásica calcula que el radio de los electrones es de aproximadamente 2.8 e -15. (Ver Radio de electrones clásico en Wikipedia). No creo que la investigación moderna tenga la última palabra. Se ha vuelto demasiado matemático con poca interpretación en términos realistas.

Es mi conjetura que el electrón es una entidad electromagnética. La masa insignificante del electrón proviene de una convergencia y condensación de campos electromagnéticos en su interior. El vector de rotación y avance de la oscilación electromagnética (movimiento de sacacorchos) puede ser una explicación para el giro del electrón. Pero esto no es más que una conjetura.

Básicamente, no sé más al respecto.

El momento angular se conserva. Esta es una regla estricta en física y debe ser obedecida por todos los sistemas, independientemente de su naturaleza. Por ejemplo, si te aferraste a un tiovivo que gira muy rápido y lo sueltas, girarás en el aire en la misma dirección que el tiovivo. Se realizó un experimento (el experimento Stern-Gerlach) en la década de 1920 que probó esta teoría en busca de electrones. Lo que los físicos se dieron cuenta de que esto era una prueba de que, además del momento angular que se proporcionaba a un electrón externamente, el electrón tenía su propio “momento angular interno”, es decir. algo así como el electrón giraba . Tenga en cuenta que aunque se llama giro, no es el tipo de giro que usted y yo estamos acostumbrados en nuestra vida cotidiana. Dicho esto, es una analogía útil.

¿Cómo se aplica esto? Es la base misma del magnetismo. Se descubrió que los materiales magnéticos tenían su “giro” mayormente alineado en una dirección, lo que los hacía crear un campo magnético.

Spin se introdujo inicialmente para explicar el espectro de emisión de hidrógeno hiperfino.

La concepción inicial del giro era que el electrón es una esfera cargada que gira sobre su eje. Como cualquier carga en movimiento, creará un campo magnético. Si al electrón solo se le permite girar en una de las dos direcciones posibles, tendrá dos momentos magnéticos diferentes, como lo demuestran los resultados del experimento Stern-Gerlach.

En 1928, Dirac introdujo la función de onda relativista. (En términos simples, el operador de energía no relativista en la ecuación de Schroedinger se reemplaza por un operador de energía relativista). Dos soluciones de la función Dirac corresponden a un electrón giratorio y giratorio, y en realidad predecirán su momento magnético observado. En ese sentido, las características de espín del electrón se derivan naturalmente del formalismo matemático. Ya no hay necesidad de una analogía clásica.

Es lamentable que el giro históricamente se haya derivado de una analogía de momento angular. Es más fácil ver el giro solo una de las características de una partícula, como la carga y la masa. Realmente no hay una clásica analgía adecuada para girar.

¿Cómo y cuándo se descubrió el momento angular de rotación en partículas subatómicas?

More Interesting

¿Es teóricamente posible hacer que una partícula interactúe con una partícula enredada en el espacio?

¿Es posible que la decoherencia establezca un límite físico fundamental para la computación cuántica, y si es así, cómo podría mostrarse teóricamente?

Si simulamos un universo entero y aumentamos la velocidad de la simulación, ¿podremos copiar la tecnología de las civilizaciones simuladas?

¿Podrían los métodos de computación cuántica mejorar los cálculos iterativos como en los problemas de CFD y FEA?

En términos simples, ¿cómo podría usarse la computación cuántica para crear computadoras de uso general que sean mucho más rápidas que las convencionales?

¿La computación cuántica es solo un concepto o tiene aplicaciones prácticas que se pueden aplicar en la tecnología ahora?

El universo tiene 10 ^ 80 átomos, pero el algoritmo de Shor puede factorizar en 10 ^ 500. ¿Cómo podría funcionar el algoritmo de Shor? ¿Podría ser QM 'interpretación de muchos mundos'?

¿Qué lenguajes de programación se usan en la computación cuántica?

¿Qué es un gas cuántico?

¿Es aplicable la ley F = ma en mecánica cuántica? ¿Existe alguna versión modificada o detallada de esta ley en la mecánica cuántica?

¿Hay algún buen libro sobre hardware (teórico) para el cálculo cuántico?

En la computación cuántica, cuando finaliza una computación, la superposición colapsa, lo que proporciona un solo resultado (los qubits se convierten en simples bits clásicos). ¿Tiene su propia superposición nueva?

¿Hay alguna imagen que pueda proporcionar los detalles minuciosos del objeto?

¿Cuáles son algunos problemas que, incluso teóricamente, una computadora cuántica encontrará difícil o imposible de hacer?

¿Cuáles son algunos de los principales desafíos actuales en el software cuántico?