自旋

在量子力學中 ， 自旋 （ Spin ） 是粒子所具有的 ， 其運算規則類似於經典力學的角動量 ， 並因此產生一個磁場 。 雖然有時會與經典力學中的自轉 （ 例如行星公轉時同時進行的自轉 ） 相類比 ， 但實際上本質是迥異的 。 經典概念中的自轉 ， 是物體對於其質心的旋轉 ， 比如地球每日的自轉是順著一個通過地心的極軸所作的轉動 。 首先對基本粒子提出自轉與相應角動量概念的是1925年由拉爾夫 · 克勒尼希 、 喬治 · 烏倫貝克與塞繆爾 · 古德斯米特三人所開創 。 他們在處理電子的磁場理論時 ， 把電子想象爲一個帶電的球體 ， 自轉因而產生磁場 。 後來在量子力學中 ， 透過理論以及實驗驗證發現基本粒子可視爲是不可分割的點粒子 ， 所以物體自轉無法直接套用到自旋角動量上來 ， 因此僅能將自旋視爲一種內稟性質 ， 爲粒子與生俱來帶有的一種角動量 ， 並且其量值是量子化的 ， 無法被改變 （ 但自旋角動量的指向可以通過操作來改變 ） 。 自旋對原子尺度的系統格外重要 ， 諸如單一原子 、 質子 、 電子甚至是光子 ， 都帶有正半奇數 （ 1/2 、 3 / 2等等 ） 或含零正整數 （ 0 、 1 、 2 ） 的自旋 ； 半整數自旋的粒子被稱爲費米子 （ 如電子 ） ， 整數的則稱爲玻色子 （ 如光子 ） 。 複合粒子也帶有自旋 ， 其由組成粒子 （ 可能是基本粒子 ） 之自旋透過加法所得 ； 例如質子的自旋可以從夸克自旋得到 。