Spin (natuurkunde)
Spin, meestal aangeduid met S, is een kwantummechanische eigenschap van deeltjes en beschrijft het intrinsieke draaimoment dat het deeltje heeft. Een klassieke voorstelling is een rotatie rond het eigen zwaartepunt, echter spin is hier niet mee te vergelijken. Spin is te vergelijken met het kwantummechanische impulsmoment, L. De som van deze twee is het totale impulsmoment J = L + S.
De grootte van spin wordt aangegeven met twee kwantumgetallen. Dit zijn het spinkwantumgetal en het magnetisch spinkwantumgetal, deze laatste kan, net als het magnetisch kwantumgetal t.o.v. het nevenkwantumgetal, een waarde aannemen volgens 
waarbij m net als s halftallig is of net als s heeltallig. Er zijn dus 2s + 1 verschillende waarden mogelijk voor m.
Een elektron bijvoorbeeld heeft een spinkwantumgetal, 
. Bij dit kwantumgetal hoort dus een magnetisch spinkwantumgetal 
.
In een magnetisch veld gebracht, kan het elektron daarom maar twee toestanden aannemen, die meestal met op (up) en neer (down) aangeduid worden. Dit zijn dus, in bra-ketnotatie, 
en 
, meestal dus aangeduid als 
respectievelijk 
.
Andere deeltjes hebben een andere grootte van de spin. Bijvoorbeeld een deuteron (een deuterium-kern) heeft een spin = 1. In dit geval zijn er drie toestanden mogelijk, nl. -1, 0 en +1.
Spin-kwantumgetallen zijn altijd ofwel halftallig 1/2,3/2,5/2,... ofwel heeltallig 0,1,2,3. Deeltjes met een halftallige spin worden fermionen genoemd, die met heeltallige bosonen.
Het verschil is belangrijk voor de manier waarop meerdere deeltjes energietoestanden kunnen opvullen. Voor fermionen kan er (inclusief de spin) altijd maar één deeltje in iedere toestand zijn, dit heet het Pauliprincipe. Dat wil zeggen dat er niet meer dan twee elektronen in een bepaalde baan om de kern van een atoom passen, de eerste met spin op en de andere met neer. Voor bosonen kan er een onbeperkt aantal deeltjes in dezelfde toestand zijn.
Het fenomeen spin werd in 1925 geïntroduceerd door twee natuurkundigen van Nederlandse afkomst. Dit waren Samuel Goudsmit en George Uhlenbeck.
[bewerk] Magnetisch moment
Wanneer een deeltje een spin heeft en lading, gedraagt het zich als een magneetje. Het intrinsieke magnetisch moment μ van een deeltje met lading q, massa m, en spin S, is
waarin de dimensieloze grootheid g de gyromagnetische verhouding of g-factor is.
Het elektron bezit een magnetisch moment dat ongelijk nul is. Een van de successen van de kwantumelectrodynamica is de accurate voorspelling van de g-factor van het magnetisch moment van het elektron. De g-factor heeft een waarde van 2.0023193043768(86), waarvan de eerse 12 cijfers zeker zijn.
