¿Cómo produce el espín electrónico el dipolo magnético?

Básicamente, no sabemos qué es el espacio-tiempo, muchas cosas “extrañas” están sucediendo allí (comportamiento probabilístico de partículas en forma de onda en primer lugar), pero el físico después de un período de tiempo lo da por sentado: los modelos matemáticos de nuestro la realidad (es decir, la física) es lo suficientemente buena como para explicar muchos fenómenos en el reino postulado del espacio-tiempo tridimensional al precio de aceptar pocas cosas tal como son. Uno de estos modelos es spin. Por decirlo así, algo está “girando” allí, pero no podemos simplemente decir que realmente gira porque conduciría a muchos supuestos erróneos.

Probablemente, una buena forma semi-intuitiva es echar un vistazo al spinor de Dirac para ver cómo las ecuaciones relativistas aplicadas a la mecánica cuántica “dividen” nuestro espacio-tiempo matemático en dos espacios separados para girar las partículas “arriba” y “abajo” (sin gastar demasiado). mucho tiempo en eso por ahora): parece que las partículas “giran” como zurdas y diestras a lo largo de sus caminos, pero generalmente están distribuidas por igual, por lo que sus efectos generalmente se cancelan entre sí. Ahora puede suponer que en un espacio típico dos partículas pueden tener todos sus números cuánticos idénticos y, sin embargo, tienen dos soluciones más, dos mutuamente independientes, dos espacios (es decir, no entran en el principio de exclusión de Pauli para fermiones) que generalmente son llamado giro “arriba” y “abajo” (o lo que sea).

Prácticamente, al resolver la ecuación de Schrödinger, para cada capa de electrones (orbital, lo que sea) tiene dos soluciones independientes, girar “arriba” y girar “abajo”. Parece que nuestro típico espacio euclidiano no relativista “gira” con la mano izquierda y derecha en cada punto del espacio, pero como se mencionó anteriormente, estas “rotaciones” generalmente se cancelan entre sí y las notamos principalmente en algunos “inusuales” condiciones (experimento Stern-Gerlach, efecto Zeeman …). Entonces, está el momento magnético asociado con el campo eléctrico esféricamente simétrico de un electrón que “gira”, pero no es fácil describirlo en nuestra amada noción simple de tres (cuatro) dimensiones del espacio-tiempo. Además, una función de onda típica realmente no “oscila” (¿crees que sí?), Es más como una descripción matemática de cómo el sistema de coordenadas matemáticamente descrito (espacio-tiempo) “oscila” alrededor de la partícula, en sentido figurado. En ese sentido, cada punto del espacio también “oscila” y / o “gira” dando lugar al efecto mencionado.

Sin embargo, se adhieren a las ecuaciones comprobadas (modelos matemáticos) y solo a veces recuerdan que por poco intuitivas que parezcan, realmente no sabemos qué espacio-tiempo es distinto de unas pocas coordenadas macroscópicas más o menos independientes. Pero, no menciones eso en tus exámenes [matemáticas] \ ddot \ smile [/ matemáticas]

¿Cómo produce el espín electrónico el dipolo magnético?

Esta es otra pregunta de cómo.

Para explicar completamente tal pregunta, hay muchas preguntas relevantes que la preceden y en las que se basa. Se proporciona una breve lista

. ¿Cuál es la naturaleza de la energía? ¿Cómo forma energía la masa? Para saltear un par de etapas y pasar a la pregunta, ¿cómo se crea un electrón? ¿Cómo genera un electrón su carga eléctrica? ¿Cómo se origina la fase de carga de un electrón? ¿Cómo genera un electrón su campo electromagnético? Hay muchas cosas no expresadas anteriormente sobre un electrón, pero a estas alturas ya debe comprender que no se puede proporcionar una respuesta informativa aquí. Si desea obtener acceso al cómo y el por qué de las preguntas mencionadas anteriormente, son mis pensamientos personales sobre el tema y están disponibles en forma de libro a bajo costo en Glasstree Publications.

Sin embargo, una pregunta como ¿un electrón produce un momento magnético? la respuesta es sí. Esa respuesta afirmativa puede explicarse aún más al indicar que cuando un electrón ingresa al campo de gravedad de un protón, la dirección de su eje de giro se ve obligada a perpendicular a la dirección de movimiento del electrón. Ahora tenemos un electrón que gira rápidamente que tiene la capacidad de generar un campo electromagnético mientras describe una órbita de alta velocidad alrededor del protón. Un electrón en movimiento produce un campo magnético.

Una vez dicho lo anterior, las preguntas de cómo y por qué comienzan de nuevo. ¿Cómo se genera el campo magnético? ¿Cómo se ve afectado el electrón al generar el campo magnético? ¿Cómo se ve afectada la masa y la forma del electrón? ¿Un electrón en órbita pierde constantemente energía? Cuando un electrón experimenta una velocidad creciente, ¿cómo se explica el cambio de posición instantáneo por instante para lograr la magnitud final de su velocidad (una parte de la primera ley de movimiento de Newton) y así sucesivamente.

El referido libro contiene un cómo y por qué responde a todas las preguntas mencionadas anteriormente. Cada respuesta resulta de y complementa la respuesta anterior.

Lejos de ser una partícula puntual, un electrón es mucho más complicado físicamente que lo mencionado anteriormente y, si le encanta la física, encontrará que el electrón es una de las secciones principales y más fascinantes de la física.

El interés y el deseo por el conocimiento hacen que estudiar física sea un placer. Buena suerte mientras continúas estudiando.

Primero, no sabemos qué es el espín, y tendemos a asignarlo como “espín” porque el electrón tiene un momento magnético. Eso es lo que observamos. Ahora, si retrocedemos a las ecuaciones de Maxwell, el momento magnético implica carga eléctrica en movimiento angular. Por lo tanto, eso es girar. Entonces, la respuesta simple a su pregunta es, si hay un movimiento angular de carga, las ecuaciones de Maxwell conducen al momento magnético. Sencillo. Excepto, por supuesto, que la respuesta simplemente ha movido la pregunta, que ahora se convierte en ¿por qué hay un movimiento angular de carga?

Primero, no hay duda de que el electrón tiene carga. Eso ha sido medido. Entonces, la pregunta es, ¿por qué tiene movimiento angular? La siguiente parte no son estándares, pero la respuesta que di en mi libro electrónico, “Guidance Waves” es así. Primero, debemos suponer que el electrón tiene volumen (es decir, NO es un punto). Si tiene volumen tiene un centro. Ahora, suponga por un momento que tiene una superficie (verá en un momento que muestro que esto está mal, pero es un buen punto de partida). Ahora, aplique el Principio de Incertidumbre. La distancia desde ese punto al centro es una distancia definida, y el momento radial es cero. Eso está prohibido por el Principio de Incertidumbre, por lo tanto, ese punto debe tener movimiento radial. Si tiene movimiento radial, define una línea. La línea ahora viola el Principio de Incertidumbre porque tiene un ángulo fijo con algún marco de referencia externo y tiene un momento angular cero. Por lo tanto, eso es imposible, y debe haber movimiento angular. Ese movimiento angular produce el giro. Además, al considerar los grados de libertad, no hay más restricciones que produzcan un efecto físico.

Voy más lejos Puedo asignar una onda a ese movimiento angular. No hay nodos en ninguno de los componentes porque no hay nada que los imponga. Dado que una onda debe tener una cresta y una depresión, con cero nodos se necesitan dos ciclos para formar un período. Por lo tanto, el giro es precisamente 1/2.

Esta es una creencia muy común de que el giro (y el momento magnético) de las partículas elementales es algo dado por Dios (una cantidad muy misteriosa e intrínseca) sin una comprensión física más profunda y análogos clásicos disponibles.

Pero en realidad, de acuerdo con el siguiente artículo publicado en 1986 por Hans C. Ohanian en Americal Journal of Physics [disponible aquí: ¿Qué es el espín?], Se podría demostrar que si consideramos el campo de onda de las partículas, entonces el espín resulta ser Un momento angular generado por una circulación de energía en este campo [ cf. sección II del artículo mencionado].

Y de manera similar, el momento magnético también resulta ser una circulación de carga eléctrica en él [ cf. sección IV del mismo artículo]. Por lo tanto, no son propiedades misteriosas o internas de una partícula, en este sentido, sino que también tienen una descripción muy intuitiva y un análogo clásico.

Es al contrario. Cuando las partículas con espín llevan cargas eléctricas también, desarrollan momentos magnéticos. Esto se puede mostrar rigurosamente usando la teoría cuántica de campos. Un argumento ingenuo e intuitivo sería que una carga giratoria constituye un pequeño circuito de corriente que conduce a un momento dipolar magnético. La falla en este argumento es que el espín es puramente un fenómeno cuántico y no puede verse como proveniente de la rotación alrededor de un eje de la partícula.

Pregunta original: ¿Cómo el espín electrónico produce dipolo magnético?

Estoy aprovechando el hecho de que la ciencia convencional no sabe cómo un electrón obtiene un dipolo magnético. Así que aquí está mi pensamiento sobre el tema:

El magnetismo se produce al mover cargas eléctricas. Esto sugiere que los electrones tienen subestructura, es decir, están hechos de partículas cargadas y es el movimiento de las cargas dentro del electrón lo que crea el magnetismo en forma de dipolo. Contrariamente a la creencia popular, no existe un monopolo magnético.

Los experimentos actuales que estudian el electrón muestran que es perfectamente liso 360 grados esféricamente, es decir, el electrón es la mejor alternativa para ser una carga pura. Pero los astrónomos solían pensar que Alpha Centauri era una sola estrella. Gracias a los telescopios de muy alta resolución, ahora sabemos que son un sistema de 3 estrellas a 2 mil millones de millas de distancia. Pero, a más de 4 años luz de distancia, los telescopios más antiguos no pudieron resolver las 3 estrellas y fueron vistos como uno.

Creo que es cuestión de tiempo que la tecnología avance a tal nivel que los científicos puedan resolver la estructura fina del electrón. Por el momento, es una anomalía; se acepta como un hecho que el electrón tiene un “giro” intrínseco, es decir, un momento dipolar magnético.

Mire, el giro es un tipo de momento angular bastante extraño, pero sigue siendo un momento angular. El hecho innegable de que hay un momento magnético unido al giro del electrón sugiere que realmente implica “girar” de algún tipo, porque girar un objeto cargado produce un momento magnético. Más allá de eso, estoy bastante seguro de que la respuesta es: ” ¡No lo sabemos !”

MC Physics en MC Physics Home sugiere que todas las partículas y la materia contienen cargas binarias (positivas y negativas) y que cada una puede inducir polos magnéticos (es decir, di-polos) con movimiento (lineal, rotacional, vibratorio, giratorio). Incluso las partículas de electrones elementales están formadas por al menos 2 cargas eléctricas unidas por fuerza electrostática, según el documento de viXra http://viXra.org/pdf/1611.0080v1.pdf . La fuerza magnética es inducida por las cargas electrostáticas en movimiento, incluidas las cargas mono subatómicas según http://vixra.org/pdf/1701.0002v1 … Las cargas mono son cargas electrostáticas que se cuantifican por tipo de carga (+ o -) y fuerza o potencial de carga.

La mayoría de todas las uniones de monocarga, incluidas las de fotones, neutrinos y electrones, tienen cierto giro físico real asociado a ese proceso de unión de fuerza de carga. Además, la unión estructural de algunas partículas a una molécula permite que ocurra la rotación / oscilación. Por lo tanto, cualquier mono-carga subatómica unida (oscilante, giratoria, giratoria, vibrante) en movimiento que forme una partícula binaria (2 cargas mono) o una materia superior puede inducir una fuerza magnética binaria o dipolo.

A mi entender, no sabemos cómo un espín electrónico produce un dipolo magnético a pesar de no ser un fenómeno físico. Simplemente lo hace.

Espero leer una mejor respuesta a esta pregunta de un físico real.

Este es un concepto muy fundamental hasta donde yo sé

Esto es similar a preguntar por qué los electrones dan lugar a una carga negativa.
No hay respuesta para eso, es solo uno de esos hechos fundamentales sobre nuestro universo.
Igual es el caso de los dipolos magnéticos.
Cada partícula subatómica son polos mono eléctricos (positivos o negativos) y dipolos magnéticos.

Aunque la mayoría de las veces lo justifican los físicos, el término “giro” es una elección desafortunada. Se nos dice que no hay un giro físico involucrado, pero debemos recordarlo constantemente debido a la connotación habitual de la palabra “giro” en nuestro léxico.

Tal vez se puede pensar que el giro se refiere a alguna característica bifásica particular que sufre alternancia periódica. Esto podría implicar un cambio en la ubicación u orientación espacial, un cambio expresado en el tiempo, o ambos. Todavía no sabemos exactamente qué es. Pero debe ser susceptible de una descripción práctica en términos de una lógica booleana o similar a la booleana que lo haga viable de manera efectiva más allá de las matemáticas eruditas y arcanas en las que actualmente está incrustado de manera restrictiva.