스핀 (물리학)

섬네일
스핀()은 양자역학에서 입자의 운동과 무관한 고유 각운동량이다.김상욱. 빨간 약을 먹으면 양자세계가 사라질까?. 동아사이언스. 기사입력 2015년 2월 17일. 최종편집 2015년 2월 22일.김상욱. '최순실'보다 "숨 막히는" 이야기. 프레시안. 2016년 10월 31일. 예를 들어, 전자는 스핀 양자수 1/2, 광자는 스핀 양자수 1을 갖는다. 어원과는 달리, 실제로 입자는 어떤 축을 중심으로 고전적으로 회전하지 않는다.

드 하스 아인슈타인 실험에서 외부 자기장으로 스핀을 정렬시키자 전체 각운동량의 보존 때문에 시스템이 회전하는 현상이 보고되었다.

흔히 공간의 양자화로 부르는 양자화된 입자의 스핀의 양은 슈테른-게를라흐 실험으로 밝혀낼 수 있게 되었으며, 비균일 자기장에 대해 불연속적인 반응을 주는 내부 인자를 가리킨다.

 역사 
1924년에 볼프강 파울리는 알칼리 금속의 방출 스펙트럼의 제이만 효과를 연구하던 도중 파울리 배타 원리를 발견하였다. 이 원리에 따르면 두 전자는 같은 양자 상태에 존재하지 않는다. 그러나 실험 결과에 따르면 양자수가 같은 두 개의 전자가 존재했으므로, 파울리는 기존에 알려진 양자수 이외에 아직 알려지지 않은, +와 −의 값을 가지는 또다른 양자수의 존재를 예측하였다.
1925년에 조지 윌렌벅()과 사뮈엘 하우드스밋()이 파울리가 가정한 미지의 양자수를 전자의 기본 각운동량으로 해석하였다.

 스핀-자기장 상호작용 
파울리는 처음에 입자의 스핀과 자기장 간의 상호작용을 설명하기 위해서 다음과 같은 항을 해밀토니안에 도입하였다.

는 파울리 행렬을 성분으로 갖는 파울리 벡터를 의미한다.

이 항을 유도하는 방법은 다음과 같다. 와 함께, 감마 행렬 대신 파울리 행렬을 사용하여 디랙 방정식과 유사한 형태로 해밀토니안을 세우면,

이 된다. 파울리 행렬과 관련된 공식 을 이용해서 해밀토니안의 식을 풀면,

을 얻는다.

 같이 보기 

 RKKY 상호작용
 회전
 스핀-통계 정리

 각주 

분류:양자역학
분류:스핀트로닉스
분류:물리학 개념
분류:행렬
분류:양자장론