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Spins
Les Spin dans le magnétisme
En physique, le propre moment angulaire des particules individuelles est appelé "spin" (en anglais "rotation"). Il s'agit d'une théorie de la mécanique quantique. D'un point de vue physique, cependant, le concept abstrait de particules en rotation ne correspond pas exactement à la réalité. Les spins doivent plutôt être compris comme une analogie avec des processus ayant des propriétés similaires (comme le moment angulaire orbital). Stephen Hawking a utilisé une analogie avec les flèches pour expliquer le moment angulaire des particules:
" La particule avec une rotation 0 est un point: elle a la même apparence dans toutes les directions. Une particule avec rotation 1, d'autre part, est comme une flèche ou un vecteur: elle semble différente de différentes directions. La particule est à nouveau la même avec une révolution complète (360 degrés). Une particule de spin 2 est comme une flèche avec une pointe à chaque extrémité. Il a la même apparence après un demi-tour (180 degrés). "
Le spin est l'une des hypothèses de base de nombreuses sciences naturelles, comme le magnétisme et la chimie.
Calcul des Spin
En 1925, les physiciens Goudsmit et Uhlenbeck ont utilisé pour la première fois le terme «spin» pour expliquer le fractionnement des raies spectrales lors d'une expérience. Puisqu'un spin décrit le moment angulaire par rapport à l'axe du corps d'une particule, ce processus peut être cartographié comme un vecteur axial. Selon le théorème des statistiques de spin, les fermions ont un demi-entier et les bosons un nombre quantique de spin entier s. Le spin représente donc toujours (également dans le magnétisme) un multiple entier ou demi-multiple du quantum d'action de Planck Accordingly. Par conséquent, ce qui suit s'applique au calcul des nombres quantiques de spin pour différentes particules élémentaires:
- Fermions: Electron, neutrino, quark → 1/2 ℏ Particules supersymétriques → 3/2 ℏ
- Bosons: Boson de Higgs → 0 Photon, Gluon, W-Boson, Z-Boson → 1ℏ Graviton → 2ℏ
Pour déterminer la valeur totale de spin à partir de systèmes plus grands tels que les protons, les neutrons, les noyaux atomiques, les atomes ou les molécules, il est nécessaire d'ajouter les spins des particules individuelles.
Spin et leur importance pour la science
Aujourd'hui, les Spinjouent un rôle important dans de nombreux domaines de la recherche et de la technologie, du magnétisme aux tests médicaux. Les considérations sur le moment orbital mécanique quantique contribuent de manière significative à l'explication du moment magnétique d'une particule atomique. Selon le type de rotation, une particule peut libérer différentes quantités d'énergie dans un champ magnétique. Puisqu'il existe une interaction magnétique entre les spins d'électrons et les spins nucléaires, des raies spectrales spéciales sont créées. Leur comportement peut donc être utilisé de manière optimale pour effectuer une résonance réalisée avec des spins électroniques (résonance magnétique nucléaire, équipée de spins et de charges électriques, NRM) ou pour une résonance magnétique (résonance magnétique par les images IRM).