Spin (fizik)

Spin ya da dönü, temel parçacıklar ve dolayısıyla bileşik parçacıklar (hadronlar) ve atom çekirdeklerince taşınan korunan bir niceliktir.

Spin, kuantum mekaniğindeki iki tür açısal momentumdan biridir – diğeri ise yörüngesel açısal momentumdur. Yörünge açısal momentum operatörü, yörünge dönüşünün klasik açısal momentumunun kuantum mekaniğindeki karşılığıdır ve açı değiştikçe dalga fonksiyonunun periyodik yapısı olduğunda ortaya çıkar. Fotonlar için spin, ışığın kutuplanmasının kuantum mekaniğindeki karşılığıdır; elektronlar için spinin klasik karşılığı yoktur.

Elektronun spin açısal momentumunun varlığı, gümüş atomlarının yörünge açısal momentumu olmamasına karşın iki olası ayrık açısal momentuma sahip olduğunun gözlemlendiği Stern-Gerlach deneyi gibi deneylerden çıkarılmıştır. Elektron spininin varlığı, spin-istatistik teoreminden ve Pauli dışarlama ilkesinden kuramsal olarak da çıkarılabilir ve tam tersi, elektronun özel spini verildiğinde, Pauli dışarlama ilkesi türetilebilir.

SI spin birimi, klasik açısal momentum ile aynıdır (yani, N · m · s, J ·s veya kg ·m 2 ·s −1). Uygulamada spin, dönüş açısal momentumunu açısal momentumla aynı boyutlara sahip olan indirgenmiş Planck değişmezine () bölerek boyutsuz bir spin kuantum sayısı olarak verilir; ancak bu değerin kesin hesaplaması bu değildir. Çoğu zaman, "spin kuantum sayısı" basitçe "spin" olarak adlandırılır. Bunun bir kuantum sayısı olduğu gerçeği örtüktür.

Tarihçe 
1924'te Wolfgang Pauli, iki değerli klasik olmayan "gizli dönüş" nedeniyle var olan elektron durumlarının sayısının ikiye katlanmasını öneren ilk kişiydi. 1925'te Leiden Üniversitesi'nden George Uhlenbeck ve Samuel Goudsmit, Bohr ve Sommerfeld'in eski kuantum kuramı ruhuyla bir parçacığın kendi ekseni etrafında dönmesinin basit fiziksel yorumunu önerdiler. Ralph Kronig, birkaç ay önce Kopenhag'da Hendrik Kramers ile tartışırken Uhlenbeck-Goudsmit modelini öngördü, ancak yayınlamadı. Matematiksel teori, 1927'de Pauli tarafından derinlemesine çalışıldı. Paul Dirac 1928'de göreli kuantum mekaniğini türettiğinde, elektron spini bunun önemli bir parçasıydı.

Kaynakça 

Fiziksel nicelikler
Kuantum alan teorisi
Dönel simetri