粒子自旋的奥秘

作者 律祥君

近一段在探索了粒子自旋的问题，因为我们看到的粒子自旋数是一个函数值，实际上粒子自旋不同于我们宏观物质的自转，他是指粒子动量的性质，一个粒子要完全恢复原来的样子需要自旋的圈数，关于这个问题，很多解释往往非常抽象，很难理解。近几天看了网球拍效应和贾尼别科夫效应，突发奇想，如果把粒子自旋比喻为贾尼别科夫效应或者网球拍效应，是不是比较形象，而且通过这个比喻也能从侧面证明粒子的外形或者内部结构。如果我们把自旋为0或者整数的玻色子看做是一个在宇宙环境条件下的粒子，其自旋是沿着自旋最小或者最大主轴自旋，自旋为0是一个完全对称性的粒子，看到一个部位就知道这个粒子的全貌，如果自旋为1的粒子为前后或者上下对称的粒子，当它自旋180度就可以看到粒子的全貌，如果是自旋为2的粒子是一个不十分规则的球形粒子，只能自旋360度才能恢复原貌；如果把自旋为分数的费米子看做是一些不规则形状的粒子，要想看到这个粒子恢复到原来状态必须沿中心轴自旋两圈以上才能恢复原貌，通过自旋状态同时也探索粒子是否有内部结构，这个情况用网球拍和贾尼别科夫效应就完全可以证明（有关这个效应可以看贾尼别科夫效应视频）。这样粒子的自旋就很容易理解，从另一个方面也可以探索解释粒子的形状或者粒子的内部结构。