Kann eine Welle Spin besitzen?

Auf der Ebene der Teilchen denken die meisten Leute bei „Spin“ nicht an tatsächliche Bewegung, sondern an etwas ganz anderes. Spin wird oft nur als mathematische Eigenschaft angegangen. Dies liegt daran, dass einige Dinge keinen Sinn ergeben, wenn Sie an Elektronen denken, die sich um eine Achse drehen.

Wenn Sie den Spin als ein Elektron (oder ein anderes Teilchen) interpretieren, das sich tatsächlich um eine Achse dreht, machen einige Dinge nicht viel Sinn, wie Spin 1/2-Teilchen im Vergleich zu Teilchen mit anderen Halbspins. Ich nehme an, Sie könnten sich ein Teilchen mit Spin als rotierende Welle vorstellen, die sich wie zirkular polarisiertes Licht bewegt, aber ich bin mir nicht sicher, wie hilfreich es ist, so zu denken.

Siehe die Bedeutung von Spin . Es kann einige Dinge klären.

Nur ein paar Links..

Das Elektron besteht aus zwei sphärischen Skalarwellen, einer nach innen und einer nach außen. Eine Phasenverschiebung der einwärts gerichteten Welle tritt in der Nähe des Wellenzentrums auf$\tau=0$, und der Spin erscheint als eine erforderliche Drehung der nach innen gerichteten Welle, um zur nach außen gerichteten Welle zu werden. Diese Anforderung ist eine Eigenschaft des 3D-Raums, die als sphärische Rotation bezeichnet wird. Um die Einwärtswelle in eine Auswärtswelle umzuwandeln und die Auswärtswelle mit richtigen Phasenbeziehungen zu erhalten, sind Phasenverschiebungen der Einwärtswelle in der Mitte erforderlich. Diese Phasenverschiebungen erzeugen in der gesamten Wellenstruktur einen Spinwert von . Da der Spin das Ergebnis der erforderlichen Wellenphasenverschiebungen ist, eine Eigenschaft des 3D-Raums, hat der Spin für alle geladenen Teilchen unabhängig von anderen Teilcheneigenschaften denselben Wert.

Auch,

Es wird gezeigt, wie aus der Quantenwellenstruktur der Materie der Spin des Elektrons und anderer geladener Teilchen entsteht. Der Spin ist ein Ergebnis der sphärischen Rotation im Quantenraum der nach innen gerichteten (voreilenden) sphärischen Quantenwelle eines Elektrons im Elektronenzentrum, um zur nach außen gerichteten (nacheilenden) Welle zu werden. Die Wellenrotation ist erforderlich, um die richtigen Phasenbeziehungen der Wellenamplituden aufrechtzuerhalten. Die sphärische Drehung, eine einzigartige Eigenschaft des 3-D-Raums, kann mit SU(2)-Gruppentheorie-Algebra beschrieben werden.

Der physikalische Ursprung des Elektronenspins - unter Verwendung der Quantenwellen-Partikelstruktur

Mathematik des Elektronenspins

Sie können sich Spin abstrakt wie in PipperChips Antwort vorstellen . Die grundlegende Physik eines Systems ändert sich nicht, wenn wir das Koordinatensystem drehen, mit dem wir die Natur beschreiben. Dies bedeutet, dass Sie für ein isoliertes System seine Entwicklung durch die Minimierung einer Lagrange-Funktion beschreiben können, die unverändert bleibt, wenn Sie die Koordinaten durch Rotation transformieren. Der Satz von Noether sagt uns dann, dass es drei Erhaltungsgrößen für das System gibt: eine für jeden der „Erzeuger“ von Rotationen – stellen Sie sich das als eine für jede Vektorkomponente der Richtung der Rotationsachse vor. Diese drei Komponenten nennen wir die Vektorkomponenten des Drehimpulses. Der Spin eines einsamen Elektrons, das durch die Pauli- oder Dirac-Gleichung im Massenzentrumsrahmen des Elektrons beschrieben wird, oder eines einsamen Photons, das durch die Maxwell-Gleichungen beschrieben wird, ist einfach die abstrakte Größe, die aufrechterhalten wird, weil "die Natur sich nicht darum kümmert, wie wir unsere Beschreibung drehen". .

Für ein Photon (dessen Physik mir vertrauter ist als die eines Elektrons) können Sie den Spin gut durch die Riemann-Silberstein-Zerlegung der Maxwell-Gleichungen visualisieren. Die Entwicklung des Quantenzustands eines einsamen Photons wird durch die Maxwell-Gleichungen genau beschrieben: Dementsprechend kann man sich vorstellen$\vec{E}$Und$\vec{B}$Feldvektoren drehen sich wie bei polarisiertem Licht. Man muss darauf achten, im Fall eines Photons zu verstehen, dass die$\vec{E}$Und$\vec{B}$Feldvektoren sind nicht wörtlich elektrische und magnetische Felder, sondern Komponenten des Quantenzustands des Photons. Ich sage mehr darüber in dieser Antwort hier .

Die einzige Möglichkeit, wie ich mir eine rotierende EM-Welle physisch vorstellen kann, ist wie ein vorbeiziehendes Photon, dessen Weg von einem schwarzen Loch gebogen und in Rotation versetzt wird.

Wenn sich eine EM-Lichtwelle dreht, muss die planare Wellenfront bei größeren Radien schneller laufen. Das würde eine Modifikation des Postulats der konstanten Lichtgeschwindigkeit erfordern. Bei kleineren Radien würde es sich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit bewegen und bei größeren Radien würde es sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen. Bei einem bestimmten Radius würde sich die rotierende Welle mit der bekannten Lichtgeschwindigkeit bewegen, die mit ihrer Ruhemasse zusammenhängt.

Das elektrische Feld steht senkrecht zum Magnetfeld und beide senkrecht zur Bewegungsrichtung der Welle. Daher müssen sich die Wellenfronten einer rotierenden Welle neigen und die Wellenlänge der rotierenden Welle effektiv verkürzen (Längenkontraktion). Es dauert länger, einen Zyklus zu drehen, da es einen längeren Rotationsweg plus Vorwärtsbewegung zurücklegt (Zeitdilatation).

Darüber hinaus würde die Wechselwirkung rotierender Wellen Energie zerstreuen, die Zeit verlangsamen und zu einer Krümmung und Ausdehnung des Raums führen. Ich arbeite derzeit daran, RWA Rotating Wave Approximation mit Rotating Wave of Electron in Einklang zu bringen.

Für Videos: https://youtube.com/watch?v=cc0rY8kk831 oder detaillierte Mathematik und Grafiken siehe meinen Artikel http://jnsnet.info/journals/jns/Vol_5_No_1_June_2017/1.pdf