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Spins
Gli Spin nel magnetismo
In fisica, il proprio momento angolare delle singole particelle è chiamato "spin" (in inglese "rotazione"). Questa è una teoria meccanica quantistica. Da un punto di vista fisico, tuttavia, il concetto astratto di particelle rotanti non corrisponde esattamente alla realtà. Piuttosto, gli spin devono essere intesi come un'analogia con processi con proprietà simili (come il momento angolare orbitale). Stephen Hawking ha usato un'analogia con la freccia per spiegare il momento angolare delle particelle:
La particella con rotazione 0 è un punto: sembra la stessa da tutte le direzioni. Una particella con rotazione 1, d'altra parte, è come una freccia o vettore: sembra diversa da direzioni diverse. La particella sembra di nuovo la stessa con una rivoluzione completa (360 gradi). Una particella con spin 2 è come una freccia con una punta ad ogni estremità. Sembra lo stesso dopo mezzo giro (180 gradi). "
Lo spin è uno dei presupposti di base in numerose scienze naturali, come il magnetismo e la chimica.
Calcolo degli Spin
Nel 1925, i fisici Goudsmit e Uhlenbeck usarono per la prima volta il termine "spin" per spiegare la divisione delle linee spettrali durante un esperimento. Poiché una rotazione descrive il momento angolare in relazione al proprio asse corporeo di una particella, questo processo può essere spiegato facendo riferimento ad un vettore assiale. Secondo il teorema delle statistiche di spin in fisica, vi sono da considerare due grandezze, i fermioni, che hanno un mezzo spin e i bosoni che invece hanno un intero spin quantico. Lo spin quindi (anche nel magnetismo) rappresenta un multiplo integrale o semipiegato del quanto d'azione di Planck, designato con la ℏ. Di conseguenza, quanto segue si applica al calcolo dei numeri quantici di spin per diverse particelle elementari:
- Fermioni: Elettrone, neutrino, quark → 1/2 ℏ Particelle supersimmetriche → 3/2 ℏ
- Bosoni: Bosone di Higgs → 0 Photon, Gluon, W-Boson, Z-Boson → 1ℏ Graviton → 2ℏ
Per determinare il valore di spin totale da sistemi più grandi come protoni, neutroni, nuclei atomici, atomi o molecole, è necessario aggiungere gli spin delle singole particelle.
Gli Spine la loro importanza per la scienza
Oggi gli Spin svolgono un ruolo importante in molte aree della ricerca e della tecnologia, dal magnetismo agli esami medici. Le considerazioni sul momento orbitale meccanico quantistico contribuiscono in modo significativo alla spiegazione del momento magnetico di una particella atomica. A seconda del tipo di rotazione, una particella può sprigionare diverse quantità di energia in un campo magnetico. Poiché esiste un'interazione magnetica tra spin di elettroni e spin nucleari, vengono create speciali linee spettrali. Il loro comportamento può essere quindi utilizzato in modo ottimale per effettuare una risonanza fatta con spin elettronici (risonanza magnetica nucleare, dotata di spin e cariche elettriche) o per una risonanza magnetica (risonanza magnetica per immagini RM).