Física Quântica e Spin
12 de março, 2019 às 17:50 | Postado em Mecânica quântica
Respondido por: Prof. Gustavo Gil da Silveira - IF-UFRGS e membro da Colaboração CMS do CERN-LHCDe onde vêm os números de spin? E o que significa um spin zero como o do bóson e um spin 1 como o do fóton?
O spin, ou momento angular intrínseco, é uma propriedade física das partículas que compõem a matéria. Da mesma forma que a massa de repouso das partículas as define, o seu estado de spin também as caracteriza.
Esta propriedade foi observada através do famoso experimento de 1922 construído por Otto Stern e Walter Gerlach, conhecido como experimento de Stern-Gerlach, onde um feixe de átomos de prata atravessam um campo magnético não-uniforme conforme esquematizado na figura abaixo (aqui o artigo de Stern e Gerlach, 1922). Como resultado, observou-se que as partículas possuem um momentum angular intrínseco que assume certos valores fixo, ditos quantizados. Estes valores quantizados correspondem a valores inteiros ou semi-inteiros da constante de Planck reduzida (h/2π), dependendo do tipo de partícula.
Assim, temos partículas de spin com valor semi-inteiro de h/2π, chamadas férmions, e outras de spin com valor inteiro de h/2π, chamadas bósons. Considerando os bósons, os valores diferentes de spin se caracterizam pela diferente natureza das partículas. Por exemplo, o bóson de Higgs possui spin 0, o fóton spin 1, e o hipotético gráviton teria spin 2. Tais valores advém de propriedades matemáticas de simetria presentes na Teoria de Campos Quântica, a qual é usada na descrição das interações fundamentais do Modelo Padrão das partículas elementares.
Outra postagem do CREF sobre o tema: Natureza do spin eletrônico
O bóson com spin 0 não possui eixo de rotação, então?
Caro Gabriel, na verdade, significa que a rotação sob um dado eixo é diferente para eles e para férmions. Na terminologia de Mecânica Quântica, significa que a função de onda das partículas com spin zero são invariantes frente a rotações nesta transformações de simetria.