Спин электрона в Статистической физике

ГЛОБАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ В АТОМНОЙ ФИЗИКЕ

§ 37. Что скрывается за понятием спин электрона? Характер движения электрона в кулоновском поле атомного ядра
Полный текст - http://osh9.narod.ru/gl/at/sp.htm

Для прояснения ситуации со спином электрона обратимся к более детальной картине движения электрона под воздействием флуктуаций поля вакуума и кулоновского поля атомного ядра (рис.38.1). Это движение состоит из двух независимых между собой частей:

а) своеобразного квазиброуновского движения ("дрожания" электрона) под воздействием случайных волн вакуума ("нулевых" колебаний Физического вакуума-эфира);

б) движения центра тяжести электрона, а точнее электронного облака по инерции по эллиптической орбите вокруг ядра с некоторым постоянным средним орбитальным моментом L.



Рис.38.1. Движение электронного облака со средней скоростью дрейфа v с учетом квазиброуновского движения под действием случайных волн вакуума в атоме водорода при наличии среднего орбитального момента L, не равного нулю.



Квазиброуновское движение электрона в вакууме рассматривают еще как "дрожание" электрона под воздействием флуктуаций поля вакуума, в результате чего формируется размытое электронное облако с некоторой функцией распределения электронной плотности. Траектория электрона при этом, взамен простой, становится “размазанной”. Это движение действительно напоминает случайные колебания волчка с поворотами относительно орбиты электрона.

Размытость траектории электрона в атоме, как многим хорошо знакомо из радиоспектроскопии, дает дополнительно Лэмбовский сдвиг определенных уровней энергии в водородоподобных атомах. Но это дополнительное квазиброуновское движение электрона дает и некоторую добавку механического момента S к орбитальному моменту L.

В атомной спектроскопии добавку механического момента S исторически назвали спином электрона по аналогии с волчком или веретеном, хотя никакого внутреннего вращения в электроне, конечно, в эксперименте обнаружить нельзя, поскольку вся электродинамика Максвелла-Лоренца построена с учетом только поступательного перемещения электрона в полях, и проверена эта теория многократно и с большой точностью.

Разница в этих двух рассмотренных движениях электрона заключается в следующем. При орбитальном перемещении центра тяжести электронного облака орбитальный механический момент L электрона может принимать сколь угодно большие значения в соответствии с параметрами орбиты, т.е. квантовыми числами n и l траектории. Для квазиброуновского же движения электрона под воздействием постоянных флуктуаций поля вакуума среднеквадратичный механический момент S имеет всегда одно и то же ненулевое среднее значение и определяется в соответствии с теоремой Лиувилля минимально возможным фазовым объемом для электрона.