Квантовая теория. Часть 3. Копытин И.В - 7 стр.

                                         e
                                   µ=       s,                               (1.1)
                                         mc
где m ≡ me — масса электрона 1 . Такое же необычное отношение маг-
нитного M и механического L моментов ферромагнитного образца бы-
ло получено еще в 1915 г. в эксперименте Эйнштейна – де Гааза.
   Если предположить, что электрон представляет собой равномерно
заряженный шарик с радиусом r0 = e2 /(mc2 ) = 2,818 · 10−15 м («клас-
сический радиус электрона»), то для создания магнитного момента µB
вращением точки на «экваторе» должны двигаться со сверхсветовой
скоростью 342,5c! Поэтому для объяснения природы собственного меха-
нического момента электрона необходимо отказаться от классической
интерпретации на основе вращения электрона вокруг собственной
оси. Наличие спина следует считать объективной реальностью, свой-
ственной самому электрону как элементарной частице. Собственный
механический момент, не связанный с орбитальным движением, приня-
то называть спином 2 . Таким образом, кроме трех пространственных,
электрон обладает одной дополнительной степенью свободы — спино-
вой. Спин — типично квантовая характеристика, исчезающая в клас-
сическом пределе (при } → 0), в то время как орбитальный момент
всегда можно сделать сколь угодно большим, увеличивая соответству-
ющее квантовое число l. Ниже мы покажем, что в последовательной
релятивистской квантовой теории наличие у электрона спина является
естественным следствием уравнения Дирака.
   Впоследствии спин был открыт и у многих других элементарных
частиц. Оказалось, проекция спина на выделенное направление не обя-
зана принимать значения ± }2 для всех частиц. Такое значение наблю-
дается для лептонов и нуклонов. У некоторых элементарных частиц, а
также для высоковозбужденных состояний атомных ядер, наблюдают-
ся более высокие полуцелые значения ms (например, для Ω-гиперона
s = 23 и соответственно ms = ± 21 , ± 32 ). Для заряженных π-мезонов
s = ms = 0. У фотонов спин s = 1 и ms = ±1 (отсутствие проекции с
ms = 0 связано с нулевой массой фотона).

1.2.      Оператор спина и матрицы Паули
   Рассмотрим теперь, как описывается спин электрона в нереляти-
вистской квантовой теории. В соответствии с общими принципами
  1   Ниже везде под e понимается физический заряд электрона, т. е. e < 0.
  2   От англ. spin — веретено.




                                        7