jueves, 1 de octubre de 2015

El Spin de las partículas subatómicas.

Según Stephen Hawking, y lo explica en su libro Breve Historia del Tiempo, lo que indica realmente el espín de una partícula es "cómo ésta se muestra, vista desde distintas direcciones”.

Hay que tener en cuenta que el spin no puede tomar cualquier valor, sino que está cuantizado, y siempre ha de ser múltiplo entero de la mitad de la Constante Reducida de Plank (h con barra / 2), lo que significa que, al medirlo, solo se pueden dar determinadas proyecciones de la partícula observada sobre una dirección concreta. 

Por otra parte, sabemos que existen únicamente dos tipos de partículas cuánticas: los Fermiones y los Bosones, y siempre, en todos los casos, los primeros gozan de espín semientero y los segundos de espín entero. Ello implica, según el Principio de Exclusión de Pauli y el Teorema de la Estadística del Spin, que dos o más fermiones nunca pueden estar en el mismo estado cuántico (ocupando el mismo lugar). Sin embargo los bosones sí pueden. Una multitud de bosones pueden estar en el mismo estado cuántico, pero no así dos fermiones, que nunca pueden tener los mismos números cuánticos. Dicho de una forma bien gráfica: 
"puedes meter infinitos fotones en una caja, pero si lo que introduces en ella son electrones, o quarks, terminará por llenarse, y llegará un momento en el que ya no habrá posibilidad de que introduzcas más partículas en ella".
Al observar el Bosón de Higgs, que tiene espín 0, este se muestra como una partícula simétrica, es decir, se mire desde donde se mire, este bosón siempre tiene el mismo aspecto. Aunque, como sabemos, en verdad no alcanzamos a ver las partículas subatómicas y, por tanto, el concepto spin se refiere a un estado definido, a una propiedad física llamada momento angular (relacionado con el momento magnético), que se puede medir experimentalmente y que representa el giro necesario para que una partícula vuelva a mostrarse en el mismo estado espín.

En el caso del electrón, cuyo espín es 1/2, para que dicho leptón vuelva a mostrarse en el mismo estado spin, es preciso que experimente dos giros completos (720º). 

Cuando el valor del espín es 1, como sucede con otro bosón bien conocido, el Fotón, es preciso que la partícula gire 360º, una vuelta completa, para regresar al estado de espín inicial.

Si la partícula, en cambio, posee espín 2, como el Gravitón, su aspecto spin se repite cada vez que ésta gira 180º (media vuelta).




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