Поведение частиц с учетом их углового момента (спина)

В предыдущем разделе косвенно уже учитывалось наличие углового момента частиц. Этот учет состоял в том, что наличие у частиц углового момента использовалось для обоснования сохранения направления магнитного момента частиц в процессе их движения. В рамках такого приближения угловой момент и связанный с ним магнитный момент частицы не меняют своего направления в пространстве. При описании процессов с сохранением направления спина в пространстве нет необходимости знать конкретную величину углового момента частицы – требуется только,  чтобы он был достаточно большой для обеспечения сохранения его направления в течение рассматриваемого промежутка времени.

Однако в микромире существуют процессы, во время которых происходит изменение направления собственных моментов частицы. Для описания этих процессов необходимо знать конкретные значения углового момента частиц. К таким процессам относится прецессия углового момента частицы в магнитном поле. При прецессии спина частицы происходит изменение магнитного поля в окружающем пространстве частицы, что вызывает генерацию электрического поля. Если частица прецессирует, то энергия электрического поля, создаваемого этой частицей, возрастает. В разделе "Квантование" рассмотрена потенциальная энергия электромагнитного поля в зависимости от угла между направлением спина и направлением магнитного поля. Показано, что имеется два минимума этой энергии. Один минимум соответствует направлению магнитного момента частицы по направлению внешнего магнитного поля, а другой - против направления магнитного поля, т.е. оба минимума в потенциальной энергии электромагнитного поля возникают при условии отсутствия прецессии спина этих частиц. Это обеспечивает при малых энергиях частиц квантование направления ее спина на направление внешнего магнитного поля.

Переход из одного устойчивого состояния спина в другое происходить за счет переворота спина частиц (раздел "Переворот спина"). Особенно важен случай переворота спина электронов при их движении в поле заряда, поскольку именно такая ситуация имеет место при излучении или испускании атомами кванта электромагнитной энергии (раздел "Переворот спина в поле заряда"). Простейшим процессом, происходящим с излучением квантов электромагнитного излучения, является тормозное излучение, происходящее при перевороте спина электрона. На основе представленного здесь рассмотрения определяется спектр спинового излучения, генерируемого при торможении электрона переворотом своего спина.