Spin Deutsch

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On 08.05.2020
Last modified:08.05.2020

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Unmittelbare Folge der Antisymmetrie ist das Pauli-Prinzip , nach dem es kein System geben kann, das zwei gleiche Fermionen im selben Einteilchenzustand enthält.

Dies Prinzip bestimmt z. Beispiele sind das Elektronengas im Metall Fermionen bzw. Obwohl die von den Spins ausgehenden Kräfte meist vernachlässigbar sind magnetische Dipol-Wechselwirkung!

Da die drei Komponenten dieselben Vertauschungsrelationen wie bei jedem Drehimpulsoperator erfüllen, existieren aber keine gemeinsamen Eigenzustände.

Zur Vereinfachung der Formeln wurden von Wolfgang Pauli [5] durch. Auch der Zustand, in dem der Spin parallel zu einer beliebigen anderen Richtung ausgerichtet ist, ist eine Linearkombination dieser beiden Basisvektoren mit gewissen komplexen Koeffizienten.

Mathematisch sind die kleinsten Darstellungen der Spinalgebra die Spinoren. Hat ein physikalisches System nur zwei Basiszustände zumindest in näherungsweiser Betrachtung, z.

Für dieses System können ohne Rücksicht auf ihre physikalische Bedeutung drei Operatoren definiert werden: Ein Aufsteigeoperator und ein Absteigeoperator verwandelt den zweiten Basiszustand in den ersten bzw.

Dabei geht der physikalische Zustand zwar in sich selber über, der Zustands vektor aber in sein Negatives. Das eine ist mit dem anderen verträglich, weil Zustandsvektoren, die sich nur um einen komplexen Faktor unterscheiden, denselben Zustand beschreiben.

Dies bewährt sich auch für Mehrteilchensysteme, d. In der Entwicklung der Elementarteilchenphysik hat dieses Isospinkonzept eine bedeutende Rolle gespielt.

Der Triplettzustand ist symmetrisch, der Singulettzustand antisymmetrisch hinsichtlich der Spins, denn die Vertauschung der zwei Teilchen bedeutet hier, die beiden Pfeile für ihren Spinzustand in den obigen Formeln in umgekehrter Reihenfolge zu schreiben.

Bei Vertauschung der räumlichen Koordinaten werden die Ladungsverteilungen beider Elektronen einfach ausgetauscht, bleiben der Form nach aber exakt dieselben wie vorher.

Dieser rein quantenmechanische Effekt wird Austauschwechselwirkung genannt. Er begründet den starken Einfluss des Gesamtspins der Elektronen auf die Energieniveaus ihres Atoms, obwohl von den Spins selbst überhaupt keine elektrostatische und nur geringfügige magnetische Wechselwirkung ausgeht.

Hierzu gibt es ein Gedankenexperiment, das die Schwierigkeiten der Anschauung beim Verstehen der Superposition unteilbarer Teilchen beleuchtet: [7] [8].

Eine Bedingung für relativistische Invarianz der zugehörigen Gleichung für die Energie ist, dass Energie und Impuls linear darin vorkommen.

Dirac fand in. Fügt man in die Dirac-Gleichung die Wirkung eines statischen Magnetfelds ein, ergibt sich eine Zusatzenergie wie bei einem magnetischen Dipol.

Dieser Dipol liegt zum Spin parallel, genau wie der magnetische Dipol eines Kreisstroms parallel zu dessen Bahndrehimpuls liegt.

Er hat aber im Vergleich zum Bahndrehimpuls des Kreisstroms genau die doppelte Stärke. Experimentell zeigt sich beim Elektron jedoch ein Wert von ungefähr 2, Dieser Artikel handelt vom Spin in der Physik.

Zu weiteren Bedeutungen des Wortes siehe Spin Begriffsklärung. Kategorie : Quantenphysik. Namensräume Artikel Diskussion.

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