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Spin électronique
Les électrons sont des particules élémentaires chargées négativement. En plus de leur masse et de leur charge électrique, ils ont une troisième propriété importante: le spin électronique. Le spin (moment angulaire intrinsèque) d'un électron, en mécanique quantique, est une quantité qui décrit un moment angulaire mécanique classique basé sur le mouvement de rotation d'une masse. La rotation électronique classique est d'une importance fondamentale pour la physique et joue un rôle important dans la description de la coquille atomique et des propriétés macroscopiques de la matière. Le spin électronique est également directement lié à des sujets tels que le magnétisme ou le ferromagnétisme.
Pourquoi les tours électroniques existent?
Au début du 20e siècle, l'observation spectroscopique des atomes a donné lieu à une série d'ambiguïtés sur la manière d'expliquer la division des raies spectrales (basée sur les mouvements d'électrons au sein d'un atome). En 1925, les deux physiciens américains Goudsmit et Uhlenbeck proposent d'attribuer à l'électron un moment angulaire spécial: la rotation de l'électron. Cependant, il convient de noter que le spin n'indique pas le sens de rotation d'un électron (comme avec un gyroscope), mais est dû à la structure interne d'un électron.
Le spin électronique (nombre de spin quantique) est spécifié avec deux opérateurs d'alignement: +1/2 (haut) ou -1/2 (bas).
Comment mesurer un spin électronique
Il a été démontré que le spin électronique est lié au moment magnétique car il peut être utilisé pour mesurer la direction de spin de l'électron. L'expérience Stern-Gerlach a montré que les atomes d'argent sont déviés dans un champ magnétique inhomogène, de sorte qu'un spin d'électrons peut être vu ici: la moitié des atomes ont été déviés dans une certaine direction et l'autre moitié dans la direction opposée.
Compte tenu du principe de Pauli, le spin de l'électron a une grande influence sur le mouvement et la position de la particule. Dans un état d'énergie égale et de moment angulaire identique, il peut toujours y avoir exactement deux électrons dans un atome. La seule différence entre les deux particules est cachée dans le spin de l'électron aligné en sens inverse. Ils se compensent, ils sont donc appariés.
Quels sont les effets produits par un spin électronique?
Certains atomes ne contiennent que des électrons appariés, ce qui signifie que le spin entier des électrons est réinitialisé et ne s'aligne pas avec un champ magnétique externe. Dans ce cas, nous parlons de diamagnétisme. Cependant, s'il existe une interaction d'échange, les spins d'électrons ne diffèrent pas dans leur direction. Si cette interaction d'échange est supérieure à l'énergie thermique des électrons, le matériau ferromagnétique commence à réagir.