Spin

Spin on alkeishiukkasten ominaisuus, jonka lähin klassinen analogia on sisäinen pyörimismäärä. Täysin spiniä ei kuitenkaan voi kuvata klassisilla malleilla. Yhteys pyörimismäärään tulee siitä, että spinin omaavan hiukkasen on havaittu käyttäytyvän magneettikentässä varatun pyörivän kappaleen lailla. Aalto-hiukkasdualismin mukaan aineella kuitenkin on sekä aaltojen että hiukkasten ominaisuuksia, joten niitä ei voi täysin kuvata pyörivinä kappaleina. Lisäksi spinin erottaa klassisesta pyörimismäärästä se, että se on kvantittunut ominaisuus, eli se voi saada vain tiettyjä hiukkasen tyypistä riippuvia arvoja.^[1] Spintroniikka tutkii mahdollisuutta hyödyntää elektronin spiniä tiedon tallentamisessa, käsittelemisessä ja siirrossa.^[2]

Tämä artikkeli käsittelee hiukkasen sisäistä pyörimismäärää. Muista merkityksistä katso Spin (täsmennyssivu).

Elektroni on esimerkki spin-½-hiukkasesta. Sillä on kaksi mahdollista spinin arvoa z-akselin suuntaan, +½ ħ ja -½ ħ, jossa ħ on redusoitu Planckin vakio.

Spinin havaitseminen

Spin havaittiin vuonna 1922 Sternin-Gerlachin kokeessa. Siinä hopea-atomit kulkivat paikassa muuttuvan magneettikentän läpi. Hopea-atomit ovat sähköisesti neutraaleja, mutta spinin vuoksi niillä on magneettinen momentti. Tällöin epähomogeeninen magneettikenttä aiheuttaa atomin rataan muutoksen. Kokeessa havaittiin, että hopea-atomit jakautuivat kahteen erilliseen ryhmään osoittaen, että hiukkasten spinillä on vain tietyt kvantittuneet arvot.^[3]