¿De dónde se origina el momento angular intrínseco de una partícula?

Además de la excelente respuesta de George Ganzalez, el giro es la propiedad de la partícula que los hace comportarse como pequeños imanes incluso cuando están en reposo. Los momentos magnéticos clásicos se explican por la corriente que circula en bucles. Entonces, cuando las personas comenzaron a estudiar partículas fundamentales como el electrón, vieron que los electrones se comportan como pequeños imanes a pesar de que no había nada alrededor (el electrón es realmente fundamental, partícula puntual, por lo que no hay noción de que gire alrededor de un eje). Por lo tanto, el espín es una propiedad intrínseca del electrón al igual que su masa y carga.

La pregunta de por qué las partículas fundamentales deberían tener espín radica en las simetrías de nuestro espacio-tiempo. El origen del giro reside en la relatividad y se sabe con un muy buen grado de precisión que la relatividad es una buena simetría de la naturaleza. Por lo tanto, un electrón en mi marco de descanso y el marco de descanso de algún observador que se mueve con cierta velocidad debe ser el mismo, es decir, un electrón es un electrón para todos los observadores, independientemente de su estado de movimiento. Esto lleva al hecho de que las partículas fundamentales caen en diferentes representaciones del grupo de simetría subyacente de la relatividad y varias representaciones conducen a varios giros como 0, 1/2, 1, …

PD: Las representaciones no son más que objetos que se transforman de manera agradable bajo una simetría. La simetría relativista exigente es tan restrictiva que las partículas fundamentales no pueden tener otro giro aparte de 0, 1/2, 1, …

¡No se origina en ningún lado! Por eso se llama “intrínseco”. Las partículas no “giran” literalmente, por lo que no necesitan energía para tener su momento angular intrínseco. Los fotones pueden tener energías arbitrariamente cercanas a cero y, sin embargo, siempre tienen el mismo giro. Las energías de partículas y los momentos lineales dependen del marco de referencia, pero sus giros no.

De hecho, el spin es una de las propiedades utilizadas para clasificar las partículas. Si pudieras crear un “electrón” sin spin, no sería un electrón. En este mundo, hay algunas partículas con espín, y algunas sin espín; esa es la forma como es.

El giro de partículas probablemente siempre se debe poner entre comillas en cualquier cosa destinada al consumo público.

“Girar” de un electrón es solo un nombre para una ANALOGÍA. Es un nombre para alguna energía que tiene una dirección y un eje. Probablemente NO sea un caso de la partícula realmente girando. En el caso del electrón, parece ser un punto, y un punto probablemente no puede girar y tampoco puede ganar energía girando.

El giro tampoco es como lo que llamamos girar, ya que las partículas tienen que voltearse el doble de veces de lo que cabría esperar para volver a la misma orientación.