在微觀粒子發生反應中,除了要遵從質量守恒、能量守恒等經典物理學定律外,還要遵從一個叫做自旋數守恒的規律。基本粒子可看作沒有大小的點粒子,為何有自旋呢?
今天就說一說粒子的自旋。
自旋是微觀粒子的內稟屬性,具有內稟角動量。這不同於經典意義上的自轉。自轉是自身轉動,可快可慢。但自旋是不連續的,只能取特定的值。
比如,電子自旋是不連續的,電子自旋只有兩個分離的值,即1/2 或者—1/2。1/2啥意思?按經典物理解釋就是轉兩圈才回到原來的姿態!
光子有自旋,光子的自旋為1,光子自旋量子數只能取+1或者—1兩種,不能取零,這意味著光子也只有兩種自旋狀態。自旋數為1,按經典物理解釋就是轉一圈回到原來的姿態。
而引力子(目前尚未發現)自旋數為2,按經典物理通俗解釋就是轉半圈就回到原來的姿態。
自旋數為半整數的費米子都是實物粒子,如誇克自旋數為1/2,由其構成的質子、中子自旋數也為1/2。自旋數為整數的都是媒介子,膠子、光子、W 及Z 玻色子自旋數都為1,引力子自旋數為2。
在微觀粒子發生反應時,要保持自旋數守恒。
舉個例子,當電子遇到質子結合為中子時,必須放出一個電子中微子,否則自旋數不守恒,輕子數也不守恒(以後講)。因為反應前自旋數是兩個1/2,反應後中子自旋數也是1/2,必須還得有另外一個1/2才能守恒,那就是電子中微子。
e- + p ➡️ n + ve
中微子很奇特,自旋只有一個取值,只有左旋中微子,都是「左撇子」;而反中微子都是右旋的,也只有一個取值。從未發現過右旋中微子和左旋反中微子。