量子力学核心概念之“自旋和离散性”,至今没有被完全理解,该如何接受它“确实存在”这一事实?
自旋是基本粒子、复合粒子(强子)和原子核所携带的角动量的一种内在形式。
当观察到的多电子原子光谱(原子的电子所吸收的辐射波长)与当时科学家所认为的其原子光谱进行比较时,出现了小的偏差。虽然这些偏差很小,但这反映了一件事:原子模型还不完全准确。 根据经典电动力学,任何带电粒子在加速时都会在其周围产生一个磁场;我们知道,电子是带电粒子。物理学家们被一个实验的结果所震惊,在这个实验中发现,电子本身就像微小的磁铁。 当物理学家观测到原子相互作用的角动量时,他们发现角动量守恒定律并不成立!当时的物理学家认为这是自然界的一个基本定律,在量子系统中也不可能被打破。
斯特恩-格拉赫实验。标注为N和S的是两块磁铁,在它们之间形成一个均匀的磁场。2,代表电子束。4和5代表实验的结果(电子在磁场中的偏转),分别是有测量和无测量。请注意,在5(没有事先测量)中,电子只存在于两个地方,它们不在也不可能在这两个点之间。这证明了自旋是一个量化的量子数。
自旋和空间定向
对于一个二维图形,360°=720°。当我们讨论这个时,往往在头脑中想象一个圆。事实上,这就是为什么当讨论三维几何图形时,比如在天体物理学和量子计算科学(布洛赫球),两个角比一个角更受欢迎的原因。 电子的形状并不完全是 "圆形 "或 "椭圆 "的。它们被认为是点状物体,而且由于波粒二象性,电子的形状往往是任意的。
自旋的量子化
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