当一个基本粒子被认为具有自旋时,这意味着什么?

时间:2021-10-09 14:15:00   作者:
没有什么是旋转。自旋是第二种,更抽象的角动量,另一种是大家都知道的轨道角动量。因为轨道角动量涵盖了物体旋转的情况,所以用第二种角动量,旋转,来描述同样的东西是没有用的。自旋是粒子的固有属性,就像电荷是粒子的固有属性一样。它不是运动的结果,也不是由粒子的其他属性衍生而来,而轨道角动量在经典物理学中与粒子的动量有关。

当一个基本粒子被认为具有自旋时,这意味着什么?

很难想象,但这就是为什么我强调自旋和电荷之间的类比。电荷更容易被描绘出来,因为我们看到电的影响无处不在,我们知道移动的电荷会产生电流,这很容易理解。但是,你也可以有自旋电流,粒子朝某个方向运动,所以自旋从一个区域转移到另一个区域;例如,自旋向上可以从区域A流向区域B,这意味着区域A将倾向于净自旋向下(因为自旋向上是离开),而区域B会累积自旋向上。

尽管自旋的结构比电荷更丰富,电荷只是一个数字(因为它不是常数而变得更复杂参见重正化),重要的是要强调它是内在的,一个粒子的固有量(或者它来自粒子内部的角动量,如果粒子是由更小的成分组成的)。自旋加上轨道角动量,得到粒子的总角动量。

记住,即使实际上没有东西在旋转,旋转被认为是角动量也是有原因的。数学充分证明了这一点,证明了这不仅仅是自旋的定义,它还必须是总动量的一个组成部分,但我现在不讲这个。

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我想说的是,存在多种效应可以改变粒子的行为,比如它的运动,或者它与其他量子场相互作用的方式,人们可以看到,这些效应可以是角动量的函数;自旋和轨道。所以即使有人想假装自旋不是角动量,因为没有自旋,你只需要区分那些由轨道角动量改变的效应和那些由自旋以同样的方式改变的效应。这最终是没有意义的,你被迫(即自然导致)将它们都视为角动量的两个组成部分。

很难理解它,其中一个原因是旋转的几何原点不寻常这让人联想到通常的旋转,但不是真的。最终,如果一个人接受它是一个内在量,那么他就可以关注它的影响,就像我们对待电荷一样。
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