Спіновий магнітний момент

Експериментальні дослідження засвідчили, що магнітні властивості атомів неможливо однозначно описати на основі уявлення про виключно орбітальну його природу. Досліди стверджували, що електрон має ще деякий внутрішній не зв’язаний з орбітальним рухом магнітний ступінь вільності. Первісно причину існування власного магнетизму електрона було сформульовано на основі планетарної моделі атома. Якщо електрон уявляти у вигляді зарядженої сфери, то її обертання навколо власної осі породжує, крім власного механічного моменту імпульсу – спіну, також і власний магнітний момент. Таке пояснення природи власного магнетизму електрона спочатку сприяло розвитку уявлень про будову атома, проте досить швидко виявилося неспроможним описати нові експериментальні факти. Коли була експериментально визначена величина спінового магнітного моменту, то з’ясувалось, що для узгодження її із планетарною моделлю лінійна швидкість обертання екваторіальної області електрона-сфери навколо власної осі повинна перевищувати швидкість світла у вакуумі, що не має сенсу.

Сучасні уявлення про механічний та спіновий магнітний моменти електрона та інших мікрочастинок не пов’язують із якою-небудь наочною механічною моделлю. Вважається, що спін електрона, як і електричний заряд та маса його є фундаментальною властивістю. Це означає, що ці поняття не знаходять пояснення у рамках сучасної фізичної теорії, навпаки, вони самі є поняттями, на яких ця теорія ґрунтується. Логіка тут цілком зрозуміла: те, що не знаходить пояснення в межах існуючої теорії, відносять до фундаментальних понять.

Власний магнітний момент електрона зв’язаний з його механічним спіном формулою, подібною (але не тотожною) тій, що зв’язує магнітний та механічний орбітальний моменти. Однак, магнітомеханічне відношення для спіну виявилося удвічі більшим, тобто

(11.2.8)

Оскільки спінове квантове числоелектрона , то .

Проекція магнітного спіну, наприклад, на вісь Z визначається як

, (11.2.9)

де, як і раніше, .
^