Spin

U okviru kvantne mehanike čestice posjeduju vlastiti (intrinsični) kutni impuls. Ovaj kutni impuls je kvantiziran, tj. može poprimiti samo strogo određene vrijednost i naziva se spin. Zbog svojih osobitih svojstava, spin se nikako ne može jednostavno objasniti kružnim gibanjem tj. rotacijom čestice u okvirima klasične mehanike. Pokazuje se prikladnim prilikom prikaza spina u u okviru kvantne mehanike uvesti bezdimenzionalnu veličinu "spinskog kvatnog broja" s, koja može poprimiti vrijednost cijelih (s = 0, 1, 2...) ili polu-cijelih (s = 1/2, 3/2...) brojeva. Čestice sa cjelobrojnim spinskim brojem su bozoni, a oni sa polucijelim su fermioni. Iznos kutnog impulsa može poprimiti samo vrijednosti zadane sa:

${\displaystyle L^{2}=\hbar ^{2}\,{s(s+1)}}$

Gdje je ${\displaystyle \hbar }$ reducirana Planckova konstanta.

Osim kvantizacije iznosa spina, kvantiziran je i iznos projekcije spina s_z na neku proizvoljno odabranu z os, koja može poprimiti samo vrijednosti:

${\displaystyle L_{z}=\hbar s_{z},\qquad s_{z}=-s,-s+1,\cdots ,s}$

Zbrajanje spina i orbitalnog kutnog impulsa u okviru kvantne mehanike također se vrši na specifičan način.

Čestice koje posjeduju spin, mogu posjedovati intrinsični magnetni moment μ, tako da za česticu naboja q, mase m, i spina s vrijedi:

${\displaystyle \mu =g\,{\frac {q}{2m}}\,s}$

Ovdje je g veličina zvana žiromagnetski omjer ili Landeov g faktor, koji za elektron iznosi oko 2,0023. Intrinsični magnetni moment čestice nemože se objasniti u okviru klasične fizike i klasične elektrodinamike, npr. kao jednostavna rotacija nabijene čestice naboja e sa kutnim impulsom iznosa L. Za povezivanje veličina s i μ potrebno je tumačenje u okviru kvantne elektrodinamike.

Pod pojmom spin često se osim kutnog impulsa podrazumjeva zapravo sam spinski kvantni broj s, ili čak intrinsični magnetni moment čestice.

U Engleskom jeziku riječ "spin" ima više značenja, od kojih mnoga nemaju nikakve veze sa fizikom. U okviru fizike, literatura na Engleskom pojam "spin" koristi kao naziv za vlastiti (intrinsični) kutni impuls, odnosno kutni impuls povezan sa rotacijom tijela oko njegovog vlastitog centra mase, bilo u okviru klasične ili kvante fizike. U Hrvatskom jeziku pojam spin fizika koristi isključivo u okviru kvantne mehanike.