微观世界里粒子自旋是什么?
创始人
2024-06-19 06:41:52

在微观粒子发生反应中,除了要遵从质量守恒、能量守恒等经典物理学定律外,还要遵从一个叫做自旋数守恒的规律。基本粒子可看作没有大小的点粒子,为何有自旋呢?

今天就说一说粒子的自旋。

自旋是微观粒子的内禀属性,具有内禀角动量。这不同于经典意义上的自转。自转是自身转动,可快可慢。但自旋是不连续的,只能取特定的值。

比如,电子自旋是不连续的,电子自旋只有两个分离的值,即1/2 或者—1/2。1/2啥意思?按经典物理解释就是转两圈才回到原来的姿态!

光子有自旋,光子的自旋为1,光子自旋量子数只能取+1或者—1两种,不能取零,这意味着光子也只有两种自旋状态。自旋数为1,按经典物理解释就是转一圈回到原来的姿态。

而引力子(目前尚未发现)自旋数为2,按经典物理通俗解释就是转半圈就回到原来的姿态。

自旋数为半整数的费米子都是实物粒子,如夸克自旋数为1/2,由其构成的质子、中子自旋数也为1/2。自旋数为整数的都是媒介子,胶子、光子、W 及Z 玻色子自旋数都为1,引力子自旋数为2。

在微观粒子发生反应时,要保持自旋数守恒。

举个例子,当电子遇到质子结合为中子时,必须放出一个电子中微子,否则自旋数不守恒,轻子数也不守恒(以后讲)。因为反应前自旋数是两个1/2,反应后中子自旋数也是1/2,必须还得有另外一个1/2才能守恒,那就是电子中微子。

e- + p ➡️ n + ve

中微子很奇特,自旋只有一个取值,只有左旋中微子,都是“左撇子”;而反中微子都是右旋的,也只有一个取值。从未发现过右旋中微子和左旋反中微子。

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