Спин (от англ. spin - вертеть[-ся], вращение) - собственный момент импульса элементарных частиц, может быть правым или левым.
В 1924 году Паули выдвинул идею о наличии у электрона "двузначной квантовой степени свободы". Тогда Ральф Крониг предположил, что это может быть собственное вращение электрона. Паули, узнав об идее Кронига, заявил, что поверхность электрона должна вращаться со скоростью, намного большей скорости света, иметь бесконечную центробежную силу и бесконечную массу. Крониг с этим согласился и отказался от своей идеи.
В 1925 году Гаудсмит и Уленбек из Лейденского университета в Голландии так же пришли к понятию спина электрона, как вращающегося шарика. Они описали это формулой.
Лоренц, по классическим понятиям сделал расчеты для вращающегося электрона Гаудсмита и Уленбека, и заявил, что электрон должен быть не шариком, вращающимся на каком-то уровне атома, а шаром, по порядку величины, равным атому...
В общем, ни классикам, ни релятивистам спин, как вращение, не понравился.
Консенсус нашли, объявив спин не реальным, а неким виртуальным возможным для частицы вращением, которого как бы и нет.
Поль Дирак заметил, что для свободных частиц-фермионов с полуцелым спином - электронов, протонов, нейтронов характерно то, что их спин непрерывно меняет знак на противоположный и вновь принимает исходное значение. (Для атомов этот феномен не описан, спин атомов сохраняется и может быть изменен внешним воздействием.)
Дирак вновь высказал имение о реальном вращении частиц, да еще то, что они вращаются по типу ленты Мёбиуса. Понятное дело, на это мнение Дирака особо не обратили внимания. Ведь это не укладывалось ни в какую теорию, переворот вихря ведь как бы возможен только после его остановки и поворота вращения другую сторону.
Оказалось, что вопреки мнениям физиков-теоретиков возможно и вращение частиц и переворот спинов у них.
В 2001 году появилась работа группы исследователей из университетов Каталонии и Аризоны (Gabriel Molina-Terriza, Jaume Recolons, Juan P. Torres, Lluis Torner, and Ewan M. Wright. "Observation of the Dynamical Inversion of the Topological Charge of an Optical Vortex", Physical Review Letters, vol 87, 023902 (Issue 2 - June 2001)). Этим исследователям удалось в подробностях заснять и продемонстрировать картину переворота спина для фотонов. Они пропускали фотоны через цилиндрическую линзу. Оказалось, что после того, как пучок света проходит через линзу, круглая сердцевина луча начинает сплющиваться в вытянутый эллипс, пока не вытягивается в тонкую линию. А после того, как вихрь проходит через фокус линзы, эта линия снова превращается в эллипс, однако энергия в нем уже циркулирует в противоположном направлении. Получается, что фотон вращается не только вокруг оси своего движения, но и вокруг оси перпендикулярной оси движения и определяющей плоскость его поляризации.
Неприменимость формул описывающих центробежную силу для микрообъектов показали физики шотландского университета Кишан Долакия (Kishan Dholakia), Майкл Мазилу (Michael Mazilu), Йошихико Арита и группа студентов. Они изготовили сферу из карбоната кальция размером 4 микрона, поместили ее в вакуумную камеру и заставили вращаться под давлением луча лазера.
Благодаря отсутствию силы трения, экспериментаторам удалось довести скорость вращения сферы до 600 миллионов оборотов в минуту. Центробежная сила при этом в 1 миллиард раз превышала силу тяготения на поверхности Земли, но это не разрушило сферу.
То, что центробежная сила не заставила сферу разрушиться, показало, что предельная сила приложенная к единичному атому, или к группе атомов находятся в зависимости от конкретных условий. Предел прилагаемых к каждому атому сил определяется энергией фотона движущего этот атом. В данном случае микросфера сбрасывает те фотоны, которые получает из пространства. Их сбрасывают атомы микросферы, но сами атомы микросферы этими фотонами не отрываются от неё.
В отношении частиц материи представление о центробежной силе вообще неадекватно, ведь в частицах вещества, а, тем более, в самих фотонах, фотоны так, как в телах макромира, то есть разрывая их, действовать, вообще не могут.
