自旋
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在量子力學中,自旋(英語:Spin)是粒子所具有的內稟性質(英語:Intrinsic and extrinsic properties),其運算規則類似於經典力學的角動量,並因此產生磁場。
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首先對基本粒子提出自轉與相應角動量概念的是1925年由拉爾夫·克勒尼希、喬治·烏倫貝克與塞繆爾·古德斯米特三人所開創。他們在處理電子的磁場理論時,把電子想像為一個有質量(因帶電)的球體,透過自轉而產生一個方向的力(磁場),並把此概念命名為自旋。後來在量子力學中,透過理論以及實驗驗證發現基本粒子可視為是不可分割的點粒子,所以物體自轉無法直接套用到自旋角動量上來,因此僅能將自旋視為一種內稟性質,為粒子與生俱來帶有的一種角動量,並且其量值是量子化的,無法被改變(但自旋角動量的指向可以通過操作來改變)。所以,雖然有時會與經典力學中的自轉(例如行星公轉時同時進行的自轉)相類比,但實際上本質是迥異的。經典概念中的自轉,是物體對於其質心的旋轉程度,比如地球每日的自轉是順着一個通過地心的極軸所作的轉動。
自旋對原子尺度的系統格外重要,諸如單一原子、質子、電子甚至是光子,都帶有正半奇數(1/2、3/2等等)或含零正整數(0、1、2)的自旋;半整數自旋的粒子被稱為費米子(如電子),整數的則稱為玻色子(如光子)。複合粒子也帶有自旋,其由組成粒子(可能是基本粒子)之自旋透過加法所得;例如質子的自旋可以從夸克自旋得到。