Спин наглядно соответствует как бы «собственным вращениям» частиц. Было бы, однако, наивно представлять себе что-то вроде волчков, вращающихся вокруг своей оси. Не нужно забывать, что частицы вовсе не шарики и вообще не тот объект, портрет которого мог бы написать самый изощренный художник. Наши наглядные представления хороши для мира «больших вещей», для макромира, но мало чем могут помочь, когда мы начинаем изучать явления микромира.
Если из ствола нарезного ружья вылетает пуля, то она на лету вращается вокруг продольной, т. е. совпадающей с направлением полета, оси. Представьте теперь себе момент охоты очень сильно закрученными пулями. Засевшая в мишени пуля сообщит ей свое вращение и мишень начнет вращаться в ту же сторону, что и пуля.
А теперь представьте себе, что мишень обстреливается электронами или другими элементарными частицами и поглощает их. Если все частицы закручены в одну сторону, то, поглощаясь, они должны сообщить вращение мишени. Так вот, чем больше спин, тем сильнее начнет вращаться мишень.
Бесплодно искать объяснение спина в каких-либо механических картинках. В опытах с мишенью мы имеем принципиальную схему того, как этот спин можно измерять. Конечно, мы коснулись лишь самой поверхности явления — за ней скрываются сложнейшие особенности законов движения и взаимодействия элементарных частиц... Однако уже эта внешняя сторона позволяет сравнивать спины различных частиц и дает тем самым некоторое представление о новом свойстве объектов микромира.
Разумеется, описанный опыт с мишенью является весьма грубым подобием реальных экспериментов.
Представьте себе, что мишень — пусть этой мишенью будет обычная копеечная монета — обстреливается из ружья, стреляющего элементарными частицами, закрученными в одну сторону. Здесь выявится замечательное обстоятельство. При равном числе попаданий целый ряд частиц — электроны, протоны, нейтроны и некоторые другие — передадут мишени одинаковый момент количества движения. У них, следовательно, одинаковый спин. Частицы света — фотоны — передадут мишени вдвое больший вращательный момент, а отдельные частицы, как, например, л-мезоны, вообще не вызовут вращения. Их спин равен нулю.
Количественное значение спина очень точно известно: он равен либо 0, либо ћ/2, либо ћ, где ћ — постоянная Планка — квант действия. У электрона спин равен ћ/2. Постоянная Планка настолько мала (число с 27 нулями после запятой), что мишень-копейка будет совершать один оборот в секунду лишь в том случае, если мы будем продолжать ее обстрел 10 000 000 000 000 000 лет, делая по тысяче «выстрелов» в секунду. Здесь ситуация примерно такая же, как если бы мы пытались вызвать вращение Луны, стреляя в нее из нарезного ружья. О «малом» или «большом» спине говорить не слишком разумно: в микромире действуют непривычные для нас масштабы. Важно, что спин существен во многих случаях, в частности при соединении атомов в молекулу.
Комментариев нет:
Отправить комментарий