Woher kommt die Energie, die Teilchen um sich selbst drehen lässt (Spin)?
Elektronen und andere Teilchen drehen sich doch um die eigene Achse. Um etwas zum drehen zu springen, benötigt man doch Energie. Woher nehmen Teilchen diese Energie, um sich zu drehen?
5 Antworten
Ich kann mich ganz dunkel daran erinnern, dass ich mal irgendwo gehört habe, dass der Spin die Anzahl der Drehungen sein soll, bis das Teilchen wieder "genauso aussieht" wie vor den Drehungen.
Nimm als Makro-Beispiel eine Tasse mit Henkel. Die muss man genau ein Mal um die mittlere Achse drehen, damit das erreicht wird.
Völlig abstrakt sind dann aber die 1/2-Drehungen oder auch die 2 also Spins.
Vielleicht wird es anschaulicher (aber genaugenommen genauso falsch wie alle Verallgemeinerungen und Bilder), wenn Du die Oberfläche eines Schraubverschlusses nimmst. Der ist mal nach einer 1/2 Umdrehung oder nach einer oder nach zwei "fest". Dass sich die "Höhe" damit auch geändert hat, kann man leider in dieser Analogie nicht unterbringen.
Egal wie: es ist keine echte Rotation sondern nur eine numerische Eigenschaft.
Ein Teilchen, das emittiert wird, hat eine Vorwärtsbewegung und einen Rotationsbewegung. Ein Elektron zum Beispiel mit der Energie mc^2 benötigt für die Vorwärtsbewegung lediglich 1/2mv^2. Der Rest ist Rotationsenergiie, die das Teilchen sich selbst drehen lässt. Auch ein Photon verwendet für die reine Vorwärtsbewegung lediglich die Hälfte seiner Energie. Siehe auch
Nein, sie drehen sich nicht. Sie haben einen Spin, und dieser Spin sieht in manchem Zusammenhang wie eine Eigendrehung aus, aber das ist nur eine ungenaue, an unsere Lebenswirklichkeit und Anschauung angepaßte Vereinfachung.
Im übrigen halte ich Dein Argument sogar dann für zweifelhaft, wenn der Spin wirklich eine Drehbewegung wäre. Denn die Nullpunktschwingung enthält ja auch keine Energie (zumindest keine, die man irgendwie extrahieren könnte).
Dafür gibt es anschaulich die Feynman-diagramme der Quantenfeldtheorien.
In der qed z.b dienen virtuelle Teilchen (Photonen) als Energieuebertraeger. Teilchen mit Spin und co. sind in dieser Theorie als Anregungen von Feldern zu verstehen.
In der ART sorgt die Masse des Elektrons für die Krümmung des Raumes die wiederum für die Schwerebeschleunigung des Elektrons sorgt.
Die Teilchen, um die es da geht, kann man überhaupt nicht so "hoch aufgelöst" abbilden, dass man eine Rotation im Sinne der Drehung eines makroskopischen Körpers beobachten könnte. Die Teilcheneigenschaft, die man als "Spin" bezeichnet, hat aber gewisse Eigenschaften, welche mathematisch betrachtet einige Analogien zum Drehimpuls in der klassischen Physik aufweisen.
Nun ja, mit der uns von den gewöhnlichen Dingen bekannten "Anschaulichkeit" ist halt ungefähr auf der Ebene der Elektronen und Quarks etc. endgültig Schluss. So betrachtet man das Elektron in der heutigen Physik im Wesentlichen als ein Teilchen, dem man nicht wie anderen Objekten einen messbaren Durchmesser zuordnen kann.
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektron#Klassischer_Radius_und_Punktförmigkeit
Ehrlich gesagt habe ich nicht wirklich was verstanden xD Es hat gewisse analogische Eigenschaften, aber Drehung ist es nicht?? Ich bin verwirrt. :(