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zoom RSS 粒子の磁気スピン

<<   作成日時 : 2014/03/15 09:30   >>

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物理なんでも帳25

(この記事は物理学について私が思いついたことの覚書です。
検証してないので、真実かどうかは分かりません。)

タイトル:
粒子の磁気スピン

内容:
・スピンは粒子の磁石的性質を示す値である。
 この性質は磁気モーメントとも言う。

・直線運動する粒子を磁界の中を通すといくつかの方向に曲がる。
 粒子が磁石的な性質(N極とS極)を持つと考えられる。
・また、光線を磁界に通すと複数のスペクトルに分かれる。
 これも、同じような性質から来る。

・スピンという名になったのは、粒子が自転していること
 によって、磁気が生まれていると考えられたからである。
・しかし、自転速度を計算すると、光速を超えてしまうため、
 実際は粒子の自転ではないとされている。
 粒子が磁石的性質を持つ仕組みはよくわかっていない。

・スピンの値の単位は「(=h/2π)」である。
 hはプランク定数

・粒子の種類別のスピンの値
  ・光子、ウィークボソン、グルーオンは1
    スピン1の粒子が力を媒介するとき、
    同じ荷を持つもの同士は反発しあい、
    反対荷を持つもの同士は引き付けあう。
  ・重力子は2
    スピン2の粒子が力を媒介するとき、
    同じ荷を持つもの同士は引き付けあい、
    反対荷を持つもの同士は反発しあう。
  ・ヒッグス粒子は0
  ・レプトン、クォークは1/2
  ・中間子は0か1
  ・バリオンは1/2か3/2

・各スピンの値ごとの取りうる状態
  スピン  状態の数  状態の種類
  0      1   0
  1/2    2   -1/2, +1/2
  1      3   -1, 0, +1
  3/2    4   -3/2, -1/2, +1/2, +3/2
  2      5   -2, -1, 0, +1, +2
  *ただし、光子などの非物質の粒子は、
   0の状態を持たない。

・回転の対称性の表現
  スピン  表現
  1/2  2回転して元の状態の戻る。
       (波動関数が2周してようやくつながる)
       1回転では、反対の性質になる。
  1    1回転して元の状態の戻る。
  2    半回転して元の状態の戻る。

・スピンの状態の表現
  ・スピンの値が1/2のとき、取りうる状態が2つある。
   それぞれの状態を「右巻き」「左巻き」と表現したり、
   「上向き」「下向き」と表現したりする。
  ・磁石のN極に引かれる場合、「上向き」「右巻き」「+1/2」
   と表現される。
  ・S極に引かれる場合、「下向き」「左巻き」「-1/2」
   と表現される。
  ・「巻き」と「向き」の関係は右ねじの関係である。
   右ねじを右まわり(時計まわり)にまわすと、
   先に進む。それがスピンの向きである。
   だから、上向きとは、進行方向の向きになる。
  ・向き方向がS極に相当する。

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・1/2の値のスピンの粒子同士は、同じ向きだと反発する。
 つまり、両方ともN極が上向きの磁石を近づけると
 反発するのと同じ。
 上向きと下向きの対は一緒に居られる。
 Nが上の磁石とSが上の磁石が引き付くのと同じ。
 つまり最大、2つまでは一緒に居られる。
・一方、1の値のスピンの粒子同士は、いくらでも一緒に居られる。

画像


・ニュートリノは左巻きのみ存在する。
 反ニュートリノは右巻きのみ存在する。
・観測が難しいニュートリノは、そのスピンはどうやって計るのか。
  ・ベータ崩壊のときに出る、電子は、進行方向に向って、
   後から見ると、左巻き(反時計まわり)、
   つまり進行方向とは逆のスピンの向きのものだけが
   観測される。
  ・反対の方向に放出される反ニュートリノは右巻き
   つまり進行方向と同じ向きのみと推測される。
  ・両者とも崩壊前の粒子のスピンの向きと量を保存している。
   つまり、崩壊前の粒子のスピンの向きと逆方向に
   電子は放出され、正方向に反ニュートリノが放出される。

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