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其实,很多人根本不知道什么是粒子的自旋。
很多人观念上的粒子自旋,是像陀螺这种,围绕着一根轴转来转去。
实际上,粒子的自旋完全与此不同,以电子为例,它的自旋是1/2。陀螺转360°就会跟原来一毛一样了,但是电子不一样,有点不那么准确的说,它要转两圈才能跟原来一样,这在宏观角度上看来,不可思议的。
此外,还有自旋为0和整数的,我们称之为玻色子。
玻色子为媒介粒子,比如
胶子- 强相互作用的媒介粒子,自旋为1;
希格斯玻色子-为万物赋予力量的媒介粒子,自旋为0;
光子- 电磁相互作用的媒介粒子,自旋为1;
W 及Z 玻色子- 弱相互作用的媒介粒子,自旋为1;
引力子- 引力相互作用的媒介粒子,自旋为2,目前还处于猜想阶段,没发现。
自旋为1,就是转360°一样,自旋为0就是从各个方向看,粒子都一样。
这是欧洲核子中心大型强子对撞机的ATLAS探测器获得了数据的模拟粒子路径图。而自旋为半数的(如1/2)粒子则被称为费米子,如电子、中子都属于费米子,正是它们组成了物质世界。
电子自旋先由实验上发现,然后才由狄拉克(Dirac)方程从理论上导出的。粒子为什么为自旋?这个问题到目前来说,还是个未解之谜。
它们从诞生之初就是旋转的,就像我们人生下来有鼻子有腿一样,是一种自带的属性。陀螺不转了还是那个陀螺,但是如果粒子不自旋了,那就不是那个粒子了。
而且这种自旋运动用经典力学完全无法解释,只能使用量子力学。如果哪天粒子自旋的谜底打开了,那人类的科技无疑将开启一个崭新的纪元。
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