What is Electron Spin?
Lo spin dell’elettrone è una proprietà quantistica degli elettroni, una forma di momento angolare, la cui grandezza è permanente.Come la carica e la massa a riposo, lo spin è una proprietà fondamentale e invariabile dell’elettrone.
Come metodo di insegnamento, gli istruttori a volte paragonano lo spin dell’elettrone alla rotazione della terra sul proprio asse ogni 24 ore.Se l’elettrone gira in senso orario sul suo asse, è descritto come spin-up; in senso antiorario è spin-down.
Questa è una spiegazione conveniente, anche se non completamente giustificabile matematicamente.
Il momento angolare di spin associato allo spin dell’elettrone è indipendente dal momento angolare orbitale, che è associato al viaggio dell’elettrone intorno al nucleo.
Lo spin dell’elettrone non è usato per definire gusci di elettroni, sottogusci, orbitali, diversamente dai numeri quantici n, l, e ml.
Lo spin dell’elettrone contro il numero quantico di spin dell’elettrone
Lo spin dell’elettrone e il numero quantico di spin dell’elettrone sono spesso trattati come la stessa cosa: entrambi sono numeri quantici, sono infatti concetti diversi, ma strettamente correlati.
– lo spin dell’elettrone ha il simbolo s
– il numero quantico di spin dell’elettrone ha il simbolo ms.
s
Lo spin dell’elettrone, s, ha un solo valore possibile, che è ½.
ms
A differenza della massa e della carica dell’elettrone, lo spin ha un orientamento. L’orientamento dello spin è indicato dal numero quantico di spin, ms.
ms può essere positivo o negativo.
Diversi modi di esprimere ms sono scrivere:
– + o –
– spin-up o spin-down
– 
o 
Per esempio, nel diagramma qui sotto l’elio è nel suo stato elettronico di terra.
Uno dei suoi elettroni è in spin-up, l’altro è in spin-down. In alternativa, uno dei suoi elettroni ha spin positivo, l’altro ha spin negativo.
Si usa dire che ogni elettrone in un atomo è completamente caratterizzato da quattro numeri quantici:
– n: il numero quantico principale
– l: il momento angolare orbitale
– ml: il numero quantico magnetico
– ms: il numero quantico di spin
Non includiamo s, perché il suo valore non varia. È sempre la metà. Quindi il valore del numero quantico di spin, ms, è generalmente scritto come ±½.
La scoperta dello spin dell’elettrone
Lo spin incorporato o intrinseco dell’elettrone fu rilevato per la prima volta da Otto Stern e Walther Gerlach nel 1922. Tuttavia, l’equazione d’onda di Erwin Schrödinger del 1926 non lo considerava.Tre numeri quantici erano già in uso; l’introduzione dello spin da parte di Pauli completò il quadro quantico dell’elettrone in un atomo di idrogeno.
Nel 1928, la famosa equazione relativistica di Paul Dirac per l’elettrone, l’equazione di Dirac, produsse lo spin dell’elettrone come conseguenza naturale della fisica quantistica: lo spin non era più un add-on.