Операторы спина и спиноры

Орбитальный магнитный момент электрона. Орбитальное движение электрона описывается оператором с собственным значением , где . С этим движением связан магнитный момент с проекцией (1.37)

, (7.1)

где – магнетон Бора. Число проекций магнитного момента равно числу проекций орбитального момента . Взаимодействие с магнитным полем описывается гамильтонианом и средней силой

, . (7.2)

Спин электрона. Электрон в основном состоянии атома водорода с не имеет орбитального магнитного момента. Влияние протона ядра на магнитные свойства атома пренебрежимо мало, поскольку магнетон Бора обратно пропорционален массе, которая у протона в ~1836 раз больше, чем у электрона. Поэтому магнитное поле не должно действовать на атом водорода в основном состоянии. Этот вывод проверили экспериментально в 1922 г. О. Штерн и В. Герлах. Коллимированный пучок атомов в основном состоянии проходил через расположенное перпендикулярно неоднородное магнитное поле в течение времени t. Исходный пучок расщеплялся на два пучка, отклоняющихся симметрично от начального направления на угол

.