Partikkelspinn

Partikkelspinn er en iboende form for vinkelmoment hos kvantepartikler, og er uavhengig av partikkelens bevegelse eller bane. Spinn beskrives av spinquantumtallet s, og kan være heltalls- eller halvtallstall. Partikler med halvtallstall kalles fermioner og følger Pauli-utslåingsprinsippet; partikler med heltallstall kalles bosoner. Verdien av spinkomponenten langs en måleakse er kvantisert og kan ta verdier fra -s til +s i trinn på 1. For elektron er s = 1/2, og måleresultatene er m_s = +1/2 eller -1/2. Spinn beskrives i kvantemekanikken gjennom spin-operatorer; for spin-1/2 brukes Pauli-matriser.

Spin påvirker observasjoner ved å tilveie magnetisk moment og ved å koble seg til ytre magnetfelt, noe som gir Larmor-precesjon og bidrar til fenomen som fine strukturer i spektrene og spin-orbit-kopling.

Relativistisk kvantemekanikk viser at spin opptrer naturlig fra Lorentz-symmetri og representasjoner av SU(2); Dirac-ligningen gir en konsistent beskrivelse av spin for fermioner.

Eksperimentelt ble spin først tydelig demonstrert i Stern-Gerlach-eksperimentet, hvor partikler splittet seg i diskré spinntilstander. Spinn er sentralt i kvanteinformasjon og spintronikk, der spinnet brukes som kvantebitt og som grunnleggende egenskap i magnetiske sensorer og resonansmålinger.

I statistikk følger fermioner Fermi-Dirac og bosoner Bose-Einstein, knyttet til spin-statitikk kjent som spin-statistics-teoremet.