Почему электрон имеет спиновой угловой момент?

На самом деле между спином и классическим угловым моментом есть сходство, поэтому исторически результат эксперимента Штерна-Герлаха понимался в терминах некоторого углового момента.

Энергетические уровни атома, помещенного в слабое магнитное поле, будут расщепляться в соответствии с их$m$ценности. Для состояния углового момента$\ell$, будет$2\ell+1$магнитные подсостояния, и их разность энергий будет линейно возрастать с приложенным внешним магнитным полем (при условии, что поле остается достаточно слабым). По сути, это эффект Зеемана.

То же самое относится и к вращению. Энергетический уровень последнего электрона в атоме серебра - этот электрон находится в$\ell=0$государство - разделено на$2$подуровней с расстоянием, пропорциональным приложенному внешнему магнитному полю. Это указывает на то, что$s=1/2$(так что$2s+1=2$). Поскольку полуцелые значения орбитального углового момента невозможны, поскольку магнитное квантовое число$m$должен быть целым числом, спин не может быть орбитальным угловым моментом, но в остальном «ведет себя так, как если бы он был угловым моментом».

Чтобы убедиться, что это не какой-то сложный многоэлектронный эффект, Фиппс и Тейлор [Фиппс Т.Э. и Тейлор Дж.Б. «Магнитный момент атома водорода» . Физический обзор. 29 (2) (1927): 309–320.] переделал эксперимент Штерна-Герлаха с водородом в его основном состоянии и получил тот же тип расщепления.

Наконец, на уровнях, где$\ell\ne 0$, расщепление точно так же, как если бы спин и орбитальный угловой момент могли быть объединены, поэтому имеет смысл думать о спине как угловом моменте, хотя и не «классическом» или орбитальном угловом моменте.

Спин был выведен из теоретических представлений и из строения атомов :

Существование спинового углового момента выводится из экспериментов, таких как эксперимент Штерна-Герлаха, в котором наблюдается, что частицы обладают угловым моментом, который нельзя объяснить только орбитальным угловым моментом.

Эксперимент Штерна -Герлаха был проведен в 1922 году, и в это время было известно, что субатомные частицы обладают собственными (постоянно существующими) магнитными дипольными моментами. Выравнивание магнитных дипольных моментов частиц в изменяющемся внешнем магнитном поле индуцирует электромагнитное излучение, сдвигает частицы в сторону и снова смещает частицы. Это постоянно повторяется и называется силой Лоренца .

Поскольку макроскопическое явление прецессии гироскопа хорошо известно с давних пор, и причину такого поведения можно было объяснить только с момента открытия магнитного дипольного момента и испускания фотонов при отклонении, причина и следствие взаимозаменяемы.

Впервые заявляя о вращении частиц (собственном спине), утверждалось, что благодаря этому частицы получают магнитный дипольный момент.

В наши дни лучше было бы показать, что магнитный дипольный момент управляет явлениями ЭМ индукции (и гироскопическим эффектом).

И теоретический вывод о двух возможных состояниях магнитных дипольных моментов заряженных частиц действительно верен. Замечено, что для электрона направление магнитного дипольного момента, направление испускания фотона и направление результирующего отклонения уникальны и противоположны испусканию и отклонению позитрона (и протона).

Итак, ваш вопрос

Почему электрон имеет спиновой угловой момент?

следует воспроизвести, что заряды имеют магнитные дипольные моменты и в переменном внешнем магнитном поле они отклоняются и это исторически связано со спиновым угловым моментом.

А уважаемые ученые, подскажите, пожалуйста, какое из названных явлений и шагов дедукции не является устоявшимся знанием.