Spin kvant soni

Fizikada spin kvant soni elektron yoki boshqa zarrachaning ichki burchak momentini (yoki spin burchak momentini yoki oddiygina spini) tavsiflovchi kvant sonidir (belgilangan s). U bir xil turdagi barcha zarralar uchun bir xil qiymatga ega, masalan, s=1/2 barcha elektronlarda. Bu fotonlar kabi barcha bozonlar uchun butun son hamda elektronlar va protonlar kabi barcha fermionlar uchun yarim toq-butun sondir. Belgilangan oʻq boʻylab spinning komponenti spin magnit kvant soni bilan beriladi, shartli ravishda yoziladi m_s. m_s qiymati spin burchak impulsining tarkibiy qismi boʻlib, kamaytirilgan Plank doimiysi ħ birliklarida, berilgan yoʻnalishga parallel ravishda (anʼanaviy ravishda z oʻqi bilan belgilanadi). U+s dan −s gacha boʻlgan qiymatlarni butun sonlarda qabul qilishi mumkin. Elektron uchun m_s ham boʻlishi mumkin: ++1/2−+1/2

Asosiy fikrlar

• Kvant sonlari atomdagi elektron haqida toʻliq maʼlumot beradi, yaʼni energiya, joylashuvi, oʻlchami, bu orbitalning shakli va yoʻnalishi va spinning yoʻnalishi. Spinning yoʻnalishi spin kvant soni bilan tavsiflanadi.
• Atomdagi elektron nafaqat yadro atrofida, balki oʻz oʻqi atrofida ham aylanadi. Bu raqam har qanday orbitalda mavjud boʻlgan elektronning aylanish yoʻnalishi haqida maʼlumot beradi.
• Spin burchak momenti tinch massa va zaryad kabi oʻziga xos xususiyatdir .
• Elektronning spin kvant sonini oʻzgartirib boʻlmaydi.
• Spin 2s + 1 = 2 yoʻnalishda yotishi mumkin.
• Har bir subatomik zarracha turi 0 ga teng spin kvant raqamlariga ega:  1 /2, 3 /2 va boshqalar.
• Elektron, proton, neytronning spin qiymati:  1 /2
• Yarim butun qiymatga ega boʻlgan zarralar (spinining  1 /2, 3 /2 qismi fermionlar deb ataladi.
• Spinni butun qiymati boʻlgan (0, 1, 2…) zarrachalarga bozonlar deyiladi.

Elektronning spini

Spin s= - 1 /2; 1 /2 Shredinger-Pauli tenglamasining yechimlarida burchak momenti shu raqamlarga muvofiq kvantlanadi, shuning uchun spin burchak momentining kattaligi $||{\mathbf {s}}\|=\hbar {\sqrt {s(s+1)}}={\frac {\sqrt {3}}{2}}\ \hbar$ Vodorod spektrining nozik strukturasi burchak momentining z-komponenti uchun ikkita qiymatga mos keladigan dublet sifatida kuzatiladi, bunda har qanday berilgan yoʻnalish uchun z: $s_{z}=\pm {\tfrac {1}{2}}\hbar$. Uning yechimi elektron uchun faqat ikkita mumkin boʻlgan z-komponentga ega. Elektronda ikki xil spin yoʻnalishi baʼzan „yuqoriga“ yoki „pastga“ deb ataladi.

Elektronning spin xususiyati toʻrtinchi kvant soni uchun zarur boʻlgan magnit momentni. Elektron spin magnit momenti quyidagi formula bilan ifodalanadi: ${\boldsymbol {\mu }}_{s}=-{\frac {e}{\ 2m\ }}\ g\ \mathbf {s}$ bu yerda

e — elektron zaryadi

g — Lande faktori (Landé g-factor)\ \mu_z = \pm \frac{1}{2}\ g\ \mu_\mathsf{B}\

bu yerda $\ \mu _{\mathsf {B}}\$ Bor magnitoni hisoblanadi.

Agar atomlarda elektronlar soni juft boʻlsa, har bir orbitadagi har bir elektronning spini oʻzining bevosita qoʻshni(lar)iga qarama-qarshi yoʻnalishga ega boʻladi. Biroq, koʻpgina atomlarda elektronlarning toq soni yoki elektronlar tartibi mavjud boʻlib, ularda „yuqoriga“ va „pastga“ yoʻnalishlari teng boʻlmagan. Bu atomlar yoki elektronlar elektron spin rezonansıda aniqlangan boʻlinmagan spinlarga ega deyiladi.

Spinni aniqlash

Vodorod spektrining chiziqlari juda yuqori aniqlikda tekshirilganda, ular bir-biriga yaqin joylashgan dubletlar ekanligi aniqlanadi. Ushbu boʻlinish nozik struktura deb ataladi va elektron spinining birinchi eksperimental dalillaridan biri edi. Elektronning ichki burchak momentini bevosita kuzatish Shtern-Gerlax tajribasida namoyon boʻldi.

Manbalar

• en.wikipedia.org
• G.Ahmedova „Atom fizikasi“
• K.Krane „Introduction nuclear physics“