Spinriktningen

Spinriktningen är orienteringen av ett partikels eller en partikelströms intrinsiska vinkelmoment, spin. För spin-1/2-partiklar kan tillståndet beskrivas av en tvåkomponents spinor och spinriktningen avbildas som en enhetsvektor n på Blochs sfär, så att det förväntade vinkelmomentet ⟨S⟩ = (ħ/2) n. Riktningen är definierad i förhållande till en vald mätaxel; vid en enskild mätning längs axeln får man utfall −ħ/2 eller +ħ/2 med sannolikheter som bestäms av tillståndet.

Stern-Gerlach-experiment visar kvantiseringen av spin och sambandet mellan riktning och mätresultat. I materialvetenskap beskriver spinriktningen hur magnetiskt ordnade regioner eller elektroner är orienterade i fält samt hur utbytesinteraktioner och spin–orbit-koppling påverkar riktningen.

Dynamik: i ett externt magnetfält B precesserar spinriktningen kring fältet med Larmor-frekvensen ω_L = γ B; avslappning och dephasning beskrivs av tidskonstanterna T1 och T2. Blochs sfär används som ett geometriskt verktyg för spin-1/2; för högre spinn finns motsvarande generella representationer.

Användningar: spinriktningen är central inom spintronik, kärn- och elektronspinnresonans (NMR/ESR) och kvantinformation där spinnqubits används. I relativistisk och partikelfysik är helicitet relevan; spinriktningen är i kvantmekanik ett probabilistiskt begrepp och exakta riktningar kan vara icke-definierade samtidigt längs flera axlar.