Если электроны имеют отрицательный спин 1/2, все ли частицы также могут иметь отрицательный спин?

В квантовой механике спин — это разновидность углового момента, присущая частице. Подобно обычному угловому моменту, когда мы идем в квантовый мир, есть два числа, описывающие вращение тела, которые мы обозначаем$s$и$m_s$.$s$могут быть целыми или полуцелыми, в зависимости от того, что вы пытаетесь описать, и$m_s$целое или полуцелое, принимающее значения из$-s$к$s$, отличающийся не менее чем$1$.

Значение вращения, указанное в этих списках частиц, на которые вы смотрите, является$s$значение, которое дает вам величину вектора вращения частицы через соотношение$\sqrt{s(s+1)}$, который можно вывести из квантовой механики. Это значение всегда указывается для спина частицы.

The $+\frac{1}{2}$и$-\frac{1}{2}$являются значениями$m_s$и они являются компонентами вращения вдоль некоторой оси, обычно оси z.

Это тот случай, когда мы используем слово «вращение» немного небрежно. Мы используем его для описания как спинового квантового числа, которое для электронов равно 1/2, так и для описания компонента вектора спина вдоль оси z, которое для электронов может быть либо +1/2, либо -1/2. Обычно из контекста очевидно, какое из этих двух употреблений имеется в виду, но это может сбить с толку новичка. В одном случае мы имеем в виду собственное значение оператора спина в квадрате ($S^2|>=s(s+1)|>$), а в другом случае к собственному значению z-компоненты оператора спина ($S_z|>=s_z|>$). Для электронов$s=1/2$в то время как$s_z=1/2, -1/2$.

Ваше третье предложение верно. Число, указанное в большинстве ссылок, представляет собой величину вращения, тогда как «направление» может быть положительным или отрицательным.

Причина, по которой я указал направление в кавычках выше, заключается в том, что оно становится фактическим пространственным направлением только относительно внешнего поля. Спин — это внутренний магнитный момент, которым обладают многие (но не все) частицы, а знак относится к их реакции во внешнем поле: положительный спин означает, что он выталкивается в направлении внешнего поля, тогда как отрицательный спин означает, что он выталкивается в направлении внешнего поля. противоположное направление.

Кроме того, вращение не обязательно должно быть$\frac{1}{2}$; на самом деле может работать любое целое или полуцелое число. Например, мезоны имеют спин 0 или 1, поэтому они либо не реагируют на магнитное поле, либо реагируют в два раза сильнее. Дельта-частицы имеют спин$\frac{3}{2}$, поэтому они иногда испытывают в три раза большую силу, чем электрон.