Techniklexikon

Spin

(engl. : sich drehen): In der Elementarteilchenphysik auf den Eigendrehimpuls (Impuls) eines Elementarteilchens oder eines Systems von Elementart, angewandter Begriff. Der S. ist zu unterscheiden von dem Bahndrehimpuls, der z. B. beim Elektron von dessen Umlauf um den Atomkern (Atom) herrührt. - Spin wird auch anstelle von »Drall« gebraucht, die Eigenrotation eines Flugkörpers. Quantenmechanik, Eigendrehimpuls s von Elementarteilchen, der 1925 von Uhlenbeck und Goudsmit für das Elektron eingeführt wurde, um spektroskopische Messungen an Atomen durch das mit ihm verbundene magnetische Moment

zu deuten (Elektronenspin). Er stellt eine innere Eigenschaft der Elementarteilchen dar. Wie jeder Drehimpuls in der Quantenmechanik kann auch der Spin nicht beliebige Werte annehmen, sondern ist gequantelt. Danach kann eine Komponente – z.B. die z-Komponente – des Spinoperators , der den gleichen Vertauschungsregeln wie der Bahndrehimpuls genügt (Drehimpuls 2), die Werte , also insgesamt 2 s + 1 Werte annehmen (: Plancksches Wirkungsquantum). Die Quantelung von  ist durch die Eigenwerte  gegeben. Die Spinquantenzahl s kann ganz- oder halbzahlige Werte annehmen. Teilchen mit halbzahligem Spin wie Elektron, Proton und Neutron mit jeweils s = 1 / 2 unterliegen der Fermi-Dirac-Statistik und heissen Fermionen, Teilchen mit ganzzahligem Spin sind Bosonen und gehorchen der Bose-Einstein-Statistik. Die Darstellungen des Spinoperators zu halbzahligem s entsprechen den Spinordarstellungen (Spinor), die zu ganzzahligem s den Tensordarstellungen.

Auf dem Spin beruhen die magnetischen Momente der Teilchen, die Feinstruktur der Spektrallinien, der Ferromagnetismus u.a.