spinvinkelmoment

Spinvinkelmoment is het intrinsieke hoekmomentum dateltjes van elementaire deeltjes bezitten door middel van hun spin. In tegenstelling tot orbitalen hoekmoment is dit moment onafhankelijk van de ruimtelijke beweging van het deeltje en blijft bestaan zelfs als het deeltje geen(c.q. geen) ruimtelijke rotatie ondergaat. In de quantummechanica wordt het spinmoment beschreven door de spinoperator S met componenten Sx, Sy en Sz, die voldoen aan [Si, Sj] = iħ εijk Sk en waarbij S^2 een constante heeft met S^2 |s,m> = s(s+1)ħ^2 |s,m> en Sz |s,m> = mħ |s,m>, waarbij m de magnetische quantumgetal is.

De waarde van s hangt af van het deeltje: fermionen hebben half-整数 spin (bijvoorbeeld s = 1/2 voor elektronen en quarks), terwijl bosonen gehele spin hebben (bijvoorbeeld s = 0, 1 of 2). De mogelijke uitkomsten van een meting van een component van het spinmoment zijn mħ met m ∈ {−s, −s+1, ..., s}.

Spin interageert met magnetische velden via een magnetisch moment μ. Voor een elektron is μ ≈ −g_s μB S/ħ, en de energieverdeling in een extern veld B leidt tot Zeeman-splitsing. In meetexperimentele termen resulteert dit in discrete uitkomsten bij metingen, zoals in de Stern-Gerlach-experimenten. Spin speelt een cruciale rol in eigenschappen van materie, de Pauli-uitsluitingsprincipe en in quantum informatie, waar spin-1/2-systemen fungeren als qubits. Ook maakt spin deel uit van de totale hoekmoment J = L + S, met spin-orbit-coupling en clebsch–gordan-coëfficiënten die de combinatie van spanningen en hoeken beschrijven in veel systemen.

Spinvinkelmoment is thus een fundamenteel concept in de quantumfysica en wordt zowel in de deeltjesfysica als in condensed matter en quantum informatietoepassingen bestudeerd.