20180228 De ce electronul are o spinare pe jumătate întreg, iar fotonul are un întreg (n

Colegul meu mi-a pus această întrebare.

- Această întrebare poate fi răspunsă rapid dacă știți ce este spinul. Știți?

În fizica manual se poate citi că această proprietate cuantica a particulelor elementare, ceea ce corespunde fizicii clasice, momentul de inerție mecanică, adică, Spinarea (rotiți literal) caracterizează inerția de rotație. Pentru o planeta (modelul planetar în electroni Rutherford atom precum planetele se învârt în jurul unui nucleu atomic) este egală cu produsul dintre momentul de inerție al masei sale la raza, adică distanța până la centrul sistemului solar.







Dacă un electron este reprezentat de un inel care umple prima orbită Bohr, momentul său de inerție nu se va schimba pentru că Raza tuturor părților electronului va rămâne aceeași. Adevărat, acest lucru nu va fi al nostru, ci momentul orbital al electronului, care este cu adevărat întregul.

Ce este spinul în cazul modelului inelar al unui electron? De ce este jumătate din momentul orbital?

Imaginați-vă că zburați pe o rachetă pe o orbită circulară. În acest caz, impulsul orbital orbital este egal cu unitatea (dacă luăm raza orbitei ca unitate). Ce va fi spinul dvs.? Imaginați-vă că racheta dvs. se rotește în jurul axei sale. Această rotație corespunde rotației electronilor. Este clar că momentul inerției va depinde de raza rachetei, nu de orbita.

Dacă presupunem că raza rachetei este raza clasică a unui electron, atunci ar trebui să se rotească în jurul axei sale, astfel încât astronauții presate de forța centrifugă pe peretele racheta se va deplasa în jurul centrului său, la o viteză care depășește viteza de ori lumină zece!

Dacă lumina nu se poate mișca mai repede decât lumina, momentul de rotație al inerției nu poate fi un moment mecanic obișnuit. Acest raționament provine din spate, ceea ce nu poate fi explicat în cadrul fizicii clasice.

Dacă raza de electroni „clasic“, calculată în ipoteza că electronul are o formă sferică, este proiectat în mod corect, de exemplu, pentru ca un electron are o formă diferită, viteza pe „suprafața“ a electronului poate scădea la viteza luminii decât este în mod substanțial de electroni ( buclă electromagnetică cu buclă).

Având în vedere că fasciculul care formează „corpul“ unui electron este polarizat circular (pozitron stângaci în contrast), este ușor de ghicit că o parte din energie este conținută în mișcarea de polarizare, adică în rotație în jurul centrului "rachetei".

Direcția acestei rotații depinde de aria "orbitei", adică de segment al fasciculului de electroni cu buclă. O jumătate a electronului ne va apărea rotația în sensul acelor de ceasornic, în timp ce a doua jumătate pare să se rotească în direcția opusă. În punctele apropiate și îndepărtate, rotația este inversată, astfel încât în ​​aceste puncte se va opri pentru noi. Dacă vom integra această rotație aparentă prin schimbarea semnului minus la un plus în jumătate (pentru a nu ajunge la zero), vom obține doar jumătate. Și poate că nu vom reuși.

Imaginați-vă că sunteți în căutarea după racheta care pleacă și apoi racheta orbitează pământul, și se pare că a început să se rotească în direcția opusă, în timp ce stau în interior, puteți fi siguri că, rotindul spirale rămase și se învârte, dar dacă te uiți înapoi, atunci veți vedea că cerul a început să se rotească în direcția opusă.







Se pare că jumătate din electron se rotește într-o direcție, iar cealaltă jumătate - în cealaltă. Prin urmare, "ciudățenia", care constă în faptul că spinul de electroni este îndreptat fie de-a lungul mișcării orbitale, fie împotriva ei.

Dar dacă numai jumătate din electron se rotește într-o direcție, atunci este clar că întregul, adică înapoi, să nu fie.

În ceea ce privește fotonul, atunci din orice parte ne uităm la el, putem vedea că acesta se rotește în totalitate într-o direcție. Totuși, ar trebui să o închidem, iar jumătate din ea se va întoarce în direcția opusă. Și orice ar putea spune, jumătate se întoarce în sensul acelor de ceasornic și jumătate - împotrivă.

Astfel, devine posibil să ne întoarcem la ideile clasice pe scara microproiectului. Mai multe detalii despre modelele clasice ale microworld-ului se găsesc în primele texte ale enciclopediei Nanomir.

În general, nu-mi place explicația mea, de ce electronul are o spinare pe jumătate întreg. În modelul atomului Rutherford, electronul a fost descris ca o minge de planetă care se rotea în jurul axei sale. Este clar că pentru a revoluționa axa de rotație, trebuie să facem planeta să își schimbe direcția de rotație. Aceasta necesită cheltuieli cu o anumită cantitate de energie. Dacă vom răsturna electronul inelar, direcția orbitală se va schimba pe cea opusă și "rotația rachetei" în jurul axei sale nu se va schimba, deoarece dacă ar fi o mișcare stânga, atunci va rămâne. Se pare că trebuie să cheltuim mai puțină energie pe reorientarea "inelului" -electron decât "planetele" - electroni. Și chiar de două ori mai puțin această energie sau nu în două - o problemă separată. Faptul este că în coaja de electroni a unui atom electronul este dificil de a se întoarce, deoarece se dovedește a fi un pol orientat cu același nume la electronii vecini. Este clar că de îndată ce îl eliberăm, se va reveni din nou la o poziție magnetică stabilă. Dacă îl îndepărtăm de atom, atunci nu va mai fi nevoie de multă energie, mai ales că atunci când frânăm, scoatem energia pe care a cheltuit-o pentru accelerare (unghiulară).

Aici găsim că spinul de electroni este asociat cu reorientarea mișcării sale "orbitale", deoarece când porniți magnetul inel, pe care modelul de electroni este, de fapt schimbă direcția frontului de undă pe partea opusă, în timp ce rămâne de aceeași direcție de polarizare a mișcării ( „rachete“ de rotație în jurul axei sale). Dacă mișcarea de polarizare "cântărește" jumătate din întreaga mișcare a electronului, apoi rotirea inelului electronic, schimbăm de fapt cea de-a doua componentă a mișcării sale intra-structurale, adică doar "orbital". În acest mod, schimbăm de fapt doar jumătate din structura internă a electronului. Apropo, în cazul în care „polarizarea“ și „orbital“ mișcarea în interiorul electronul sunt două grade de libertate, dintre energia ar trebui să fie distribuite în mod egal. Această proprietate este valabilă pentru sistemele cu multe grade de libertate.

Este posibil ca în substructura quarc au greutăți de 1/2 și 1/6 din taxa de electroni se datorează faptului că unul dintre substructuri este de trei ori mai multe grade de libertate decât celălalt. De exemplu, o are doar grad tangențială de libertate, în timp ce celălalt are toate cele trei grade de libertate spațiale, sau tangențială și, să zicem, două vibrații. Îți poți imagina cum se poate comporta un izvor închis într-un inel? Dar gradele de libertate ale vibrațiilor sunt deja un proces de ordinul doi. Este probabil ca procesul de prim ordin să aibă exact trei grade spațiale de libertate.

Acest lucru este mai bine explicat în figură.

20010228 De ce electronul are o spinare pe jumătate întreg, iar fotonul are un întreg (n

Linia galbenă prezintă o substructură care are o "greutate" de 1/2. Are toate cele trei grade de libertate de mișcare implicate.

O construcție albastră deschisă prezintă o structură cu o "greutate" de 1/6. Avea doar un grad de libertate "verde". "albastru" și "roșu" sunt "conectate" de interacțiunea magnetică dintre buclele cuvelare vecine.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: