SPIN

-spin

Le spin est un nombre d'unités avec lesquelles on mesure le moment cinétique intrinsèque d’une particule (qui est le moment de sa rotation sur elle-même, l'axe de cette rotation étant variable)

L’unité de mesure de ce spin est l’unité h  qui est spécifique aux particules et qui vaut 1,054.10-34 J-s/rad

Le spin n’est qu’une quantité de mesure, donc il est exprimé par un nombre.

(qui est dit nombre quantique, symbolisé S)

Ce nombre est toujours un multiple de (½), ce qui provient du choix des unités {1/2 est le rapport entre 2p le coefficient qui concerne la partie plane dans la définition du moment  cinétique et 4p le coefficient qui affecte l’autre partie du moment, concernant l’espace}

Le signe attribué au spin correspond au sens de la rotation (2 sens possibles)

 

Les spins entiers concernent les bosons (baryons et bosons-véhicules)

Exemples

--le nombre quantique de spin S = 1/2 signifie " moment cinétique intrinsèque d'une particule, valant (1/2 fois h, ou h / 4pi) soit 5,27.10-33 J-s/sr "

--les spins fractionnaires (multiples impairs de 1/2) concernent uniquement les fermions (quarks, leptons, baryons) Ils sont rarement supérieurs à 1/2, sauf pour quelques particules à vie extrêmement courte

--le nombre quantique de spin (S) = 0 signifie:

--soit qu’il s’agit de particules élémentaires n'ayant pas de rotation (tel le boson de Higgs-BEHHGK)

--soit qu’il s’agit de particules composites, où les spins des composants s'annulent puisque tournant en sens inverses  (neutron, baryon ksi, méson éta, méson oméga, méson phi, quarkonium, baryon delta, pion, noyau...)

 

ISOSPIN

Isospin exprime la qualité d’un groupe de particules similaires, ayant même moment de spin (moment cinétique intrinsèque), mais dont l’axe de rotation peut être diversement orienté

Il s'agit en général de 2 à 4 particules faisant partie de la même tribu (par exemple (nucléon, proton, neutron), ou bien (baryons S), ou bien (baryons X)....) Chacun des éléments -dans l'un de ces groupes- a même nombre quantique de spin (S) mais dont les axes de spin sont différemment orientés; on les distingue par un nombre quantique complémentaire, dit d’isospin et symbolisé (I3)

Ces changements d'orientation d'axe sont causés par les hypercharges que le baryon supporte (charges à base d'électricité, de saveur ou de couleur): elles ne troublent pas leur spin -qui est une unité de moment cinétique, donc d’origine mécanique- mais elles font basculer la direction, ce qui se distingue par une valeur différenciée de (I3).

Isospin fort, symbolisé(Is)  signifie qu’il est question d’isospin de fermions (chargés en couleur, par charge forte)

Isospin faible, symbolisé(Iw) signifie qu’il est question d’isospin de mésons (chargés en saveur, par charge faible)

ABUS de LANGAGE

Attention: on lit souvent des phrases de ce genre:

(1) "un spin occupe telle position" - or le spin n'est pas un objet et il ne peut pas "occuper" quelque chose, car il n'est qu'une unité de mesure.

on doit dire >>> "une particule a un moment cinétique de spin dont le vecteur se définit en telle position"

(2) "un spin donne une information à..." mais comme le spin n’est pas un être, il ne peut ni informer, ni agir: ce n’est qu’un nombre, purement quantitatif

Cette phrase impossible doit donc s'énoncer "la valeur du moment de spin nous donne une information statistique sur….”

 

VECTEUR DE SPIN

C'est le vecteur du moment cinétique intrinsèque (qui a bien sûr 3 composantes)

Quand est choisie une direction préférentielle de l'une de ces composantes, on dit qu'il y a ''polarisation de spin"

L’Hélicité est une composante du vecteur “moment cinétique de spin" sur la direction du vecteur impulsion

 

VERRE DE SPIN

On désigne sous ce terme un alliage métallique dans lequel quelques impuretés ont été insérées et ont causé des irrégularités perturbant d’une part le magnétisme des atomes (il est apparu du ferro// et de l'antiferro// magnétisme) et d’autre part les moments cinétiques (donc leurs spins)

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