Всякая частица, совершающая движение по траектории, обладает моментом импульса. Это – вектор, который обозначается L и по определению равен , (6.2) где r – радиус-вектор частицы, p – её импульс. Из этой формулы следует, что вектор L направлен по нормали к плоскости орбиты. А так как таким же свойством обладает и орбитальный магнитный момент (L, то естественно ожидать, что векторы L и (L связаны друг с другом. И действительно в физике магнетизма известно, что , (6.3) где скалярный коэффициент g называется гиромагнитным отношением и равен половине удельного заряда частицы g = q/2m. Формула (6.3) вызывает одну интересную идею: какой смысл будет иметь правая часть этой формулы, если в её левую часть подставить вместо орбитального момента (L собственный магнитный момент (S? Иными словами, не означает ли наличие у частицы собственного магнитного момента и то, что частица, которая не совершает никакого орбитального движения, обладает тем не менее моментом импульса? С точки зрения классической механики идея – абсурдна, так как согласно формуле (6.2), определяющей само понятие момента импульса, момент импульса неподвижной материальной точки может быть равен только нулю. Однако экспериментальные данные, как ни странно, эту идею подтверждают. Существуют микрочастицы, момент импульса которых состоит из двух слагаемых. Одно из них определяется формулой (6.2) и называется орбитальным моментом импульса, второе не зависит от орбитального движения частицы, называется спином и обозначается S. Таким образом, либо реальные микрочастицы нельзя считать материальными точками, либо они не подчиняются законам классической механики. Если не выходить за рамки классической механики, то попытка заменить одну модель частицы другой моделью, то есть считать частицу не материальной точкой, а например, вращающимся волчком, не спасает положения. Расчёты, выполняемые с помощью классической модели волчка дают результаты, не согласующиеся с экспериментальными данными. Поэтому существование спина следует считать одним из свойств микрочастиц, в принципе не объясняемых классической механикой. Спин частицы S и её собственный магнитный момент (S связаны друг с другом такой же формулой, как и (6.3), , (6.4) но только коэффициент gS в этой формуле, называемый спиновым гиромагнитным отношением, вдвое больше обычного (орбитального) гиромагнитного отношения и равен удельному заряду частицы . (6.5) Направление спина, как и направление собственного магнитного момента, зависит от состояния частицы и действующих на неё полей, но модуль спина S = (S(– это так же, как и (S ,– параметр частицы. Возможно, именно наличие или отсутствие спина у частицы является причиной того, магнитная эта частица или нет. Об этом говорят, по крайней мере, следующие два факта. Факт первый: элементарная частиц, обладающая собственным магнитным моментом, обязательно обладает и спином. Факт второй: незаряженная элементарная частица может обладать спином, но её собственный магнитный момент обязательно равен нулю . Естественное объяснение этого факта состоит в том, что спиновое гиромагнитное отношение gS = q/m для незаряженной частицы равно нулю. Существование спина у частиц потребовало некоторого уточнение терминологии.
Вектор J, равный сумме L + S орбитального момента импульса и спина, называется полным моментом импульса частицы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Момент импульса частицы» з дисципліни «Квантова фізика»
