Hmmm El giro es importante porque es como la “forma” de una partícula. Para describir una partícula spin-0 solo necesita un número complejo en cada punto; su magnitud al cuadrado da la densidad de probabilidad de encontrar la partícula cerca del punto. (Y, por supuesto, tiene una fase). Pero se puede pensar que una partícula spin-1 tiene la forma de una pequeña flecha [1], por lo que necesita cuatro números en cada punto (el espacio-tiempo es de cuatro dimensiones). Desde el principio, las descripciones matemáticas de los campos spin-0 (o “escalar”) y spin-1 (o “vector”) difieren.
El giro es relevante a cómo interactúan las partículas. Las partículas Spin-0 son como bolas de billar [2], por lo que no se trata de una orientación relativa cuando chocan. Las partículas Spin-1 son más como … espadas de esgrima, tal vez. Pueden colisionar en diferentes ángulos entre sí, con diferentes resultados. Entonces, las interacciones de las partículas de spin-1 son más complicadas que las interacciones de las partículas de spin-0. Una partícula spin-2 es como … un par de nunchucks (está bien, esto es realmente un tramo ahora); Los dos extremos pueden tener diferentes orientaciones, por lo que hay dos direcciones por objeto. Las colisiones son, de nuevo, correspondientemente más complicadas.
También hay spin-1/2, que es quizás el más intrigante. No puedo darle un ejemplo de un objeto con una forma análoga, porque las partículas spin-1/2 tienen la curiosa propiedad de que tiene que girarlas 720 grados, en lugar de 360, antes de que vuelvan a su estado original. Para describir su orientación no necesitamos un vector sino un tipo diferente de objeto llamado spinor.
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Aquí hay un ejemplo simple de cómo el giro es relevante para la dinámica. El momento angular de giro total de una partícula spin-1/2 es [math] \ hbar / 2 [/ math]. El momento angular orbital se cuantifica en unidades de [math] \ hbar [/ math]. Esto implica que las partículas de espín de medio entero tienen que ser creadas y destruidas en pares, porque si, por ejemplo, pudieras crear solo una partícula de espín de medio entero, entonces cambiarías el momento angular total por [matemáticas] \ hbar / 2 [/ math] y ningún cambio en el momento angular orbital podría compensar eso, por lo que no podría conservar el momento angular total. Los electrones son spin-1/2 y los fotones son spin 1; El vértice QED tiene dos líneas de electrones y una línea de fotones. Nunca podría tener una teoría de campo cuántico con un vértice con dos líneas de spin-1 y una línea de spin-1/2.
[1] en realidad no, pero por analogía
[2] de nuevo, no realmente
