spin

Lessico

s. inglese (abbreviazione di spinning moment, momento di rotazione) usato in italiano come sm. In fisica nucleare, momento angolare proprio di particelle elementari; è descritto da un vettore quantizzato la cui intensità è misurata in unità h/2π, che generalmente si omette. A esso è associato un momento magnetico misurato in magnetoni di Bohr . Lo spin è una proprietà intrinseca delle particelle, come la massa o la carica elettrica , e non è possibile ricavarlo da modelli classici di particelle rotanti su se stesse. Il suo valore può essere solo intero o semintero. Per una particella di spin S (che misura il modulo del vettore momento angolare), esistono 2S+1 valori possibili per la componente S_z del momento angolare lungo una direzione qualsiasi, compresi tra -S e S

Lo spin dell'elettrone (S=1/2) è stato scoperto nel 1924 da O. Stern e W. Gerlach osservando che la componente del momento magnetico lungo una certa direzione può assumere solo due valori distinti. Un altro aspetto molto importante dello spin è la sua connessione con la statistica. In sistemi composti da molte particelle identiche, il tipo di statistica che descrive il comportamento macroscopico è fondamentalmente diverso a seconda che si tratti di particelle di spin intero (S=0,1,...) o semintero (S=1/2, 3/2,...). Nel primo caso è necessario usare la statistica di Bose-Einstein, nel secondo quella di Fermi-Dirac. Per questo le particelle di spin intero vengono chiamate bosoni, quelle di spin semintero fermioni. Considerando le proprietà dei fotoni, questi possono essere considerati particelle elementari e a essi può essere assegnato S=1; i leptoni e i barioni hanno S=1/2; i mesoni hanno S=0. isobarico, o isotopico, o isospin, variabile τ, cui corrisponde il numero quantico di spin isobarico, o isotopico, T, introdotta per tenere conto, nel calcolo dei livelli energetici e nelle reazioni nucleari, del carattere di indipendenza dalla carica delle forze nucleari. Se, infatti, le forze nucleari sono indipendenti dalla carica, cioè se le forze fra nucleoni sono le stesse, siano essi protoni o neutroni, si può considerare il nucleone come un singolo ente cui corrispondono due stati di carica: p⁺ e n⁰. Per differenziare i due stati si introduce la variabile τ, suscettibile di assumere due valori, il cui ruolo è analogo alla variabile di spin per gli elettroni. L'aggettivo isobarico è preferibile a isotopico perché p e n sono isobari e non isotopi. Assegnato a τ valore +1/2 per il neutrone e -1/2 per il protone, la carica di un nucleone è data da . Il numero quanticoT (=1/2 per nucleoni) è definito in modo tale che il numero di stati indipendenti associati con T è n=2T+1, a ciascuno dei quali compete un valore della cosiddetta terza componente T=T, T-1, ...,-T, i cui valori algebrici sono i valori assunti da τ. Fra le particelle elementari il caso del nucleone non è il solo. Il formalismo dello spin isobarico è stato esteso ad altri multipletti di particelle (per esempio tripletto; doppietto).

Vetri di spin

Vengono così chiamati quei sistemi, in cui le orientazioni dei momenti magnetici elementari (gli spin atomici) non si ripetono su grandi scale. Si tratta di uno stato magnetico intermedio tra quello paramagnetico e quello ferromagnetico o antiferromagnetico. Mentre in un materiale ferromagnetico o antiferromagnetico la polarizzazione (cioè la media temporale di tutti gli spin) è diversa da 0 e in uno paramagnetico è uguale a 0, nei vetri di spin la polarizzazione è aleatoria. La denominazione vetri di spin, data ai materiali che presentano questa proprietà, nasce per analogia con il vetro: infatti, nei materiali vetrosi, gli atomi si dispongono in strutture cristalline più o meno regolari, ma che non si ripetono indefinitamente come nei cristalli; analogamente nei vetri di spin, i momenti magnetici elementari hanno una distribuzione regolare su piccole scale ma aleatoria su grandi.