spin quantico

spin quantico

A invenção do SPIN ELETRÔNICO

Goudsmit e Uhlenbeck propuseram a exitência de um momento angular e momento de dipolo magnétic, cujas componetes z seriam especificadas por um quarto número quântico ms, que teria valores, -1/2 e +1/2. O desdobramento dos níveis de energia atômicos seria então devido à energia potencial de orientação do momento de dipolo magnético do elétron no campo magnético que existe no átomo causado por suas partículas carregadas que se movem. A energia de orientação seria positiva ou negativa, dependendo do sinal de ms, isto é, dependendo se o spin estiver “para cima” ou “para baixo” em relação à direção do campo magnético interno do átomo. A introdução da idéia do spin foi descrita por Uhlenbeck assim:

uma pequena esfera que podia girar

"Goudsmit e eu atinamos com essa idéia ao estudarmos um trabalho de Pauli, onde o famoso princípio de exclusão era exposto e onde, pela primeira vez, eram atribuídos quatro números quânticos ao elétron. Isto era feito bastante formalmente; nenhuma descrição concreta lhe era associada. Para nós, isto era um mistério. Estávamos tão imbuídos da idéia de que cada número quântico corresponde a um grau de liberdade (uma coordenada independente) e por outro lado convencidos da característica pontual do elétron (que obviamente teria três graus de liberdade) que não conseguíamos imaginar um quarto número quântico. Poderíamos admiti-lo somente se assumíssemos que o elétron era

Pouco depois, encontramos num artigo de Abraham, que Ehrenfest nos mostrou, que para uma esfera girando com carga superficial poder-se-ia justificar classicamente o fator dois necessário ao momento magné tico (gs = 2). Isto nos encorajou, mas nosso entusiasmo foi consideravelmente reduzido quando vimos que a velocidade de rotação na superfície do elétron deveria ser muitas vezes maior do que a velocidade da luz! Lembro-me que a maioria dessas idéias nos ocorreu numa tarde, no fínal de setembro de 1925. Estávamos entusiasmados, mas não tínhamos a menor intenção de publicar nada a respeito. Parecia tão especulativo e ousado que alguma coisa devia estar errada, sobretudo tendo em vista que Bohr, Heisemberg e Pauli, nossas grandes autoridades, não tinham nunca proposto nada de semelhante. Mas, é claro, falamos com Ehrenfest. Ele ficou impressionado imediatamente, sobretudo, acho, devido ao aspecto pictórico de nossa hipótese, muito de acordo com sua maneira de pensar. Ele nos fez ver vários pontos, por exemplo, o fato de que, em 1921, A. H. Compton tinha sugerido a idéia de um elétron que girava sobre si mesmo como uma explicação possível para a unidade natural do magnetismo e finalmente nos disse que tratava-se de algo muito importante ou então sem sentido e que deveríamos escrever um pequeno artigo para a Naturwíssenschaften (uma revista de física) e entregar a ele. Terminou dizendo e então consultaremos Lorentz'. Isto foi feito. Lorentz nos recebeu com sua renomada amabilidade e ficou muito interessado, embora, eu achei, algo céptico também. Prometeu pensar a respeito. E de fato, já na semana seguinte, deu-nos um manuscrito, escrito com sua bela caligrafia, contendo longos cálculos sobre as propriedades eletromagnéticas dos elétrons girantes.

Não pudemos entender inteiramente, mas era claro que a imagem do elétron girante daria origem a várias dificudades. Por exemplo, a energia magnética seria tão grande que, pela equivalência de massa e energia, o elétron teria uma massa maior do que o próton, ou então, mantendo sua massa no valor conhecido, o elétron seria maior do que o átomo! Em qualquer caso parecia um absurdo. Goudsmit e eu sentimos que seria melhor não publicar nada no momento. Mas, quando dissemos isto a Ehrenfest, ele respondeu: 'Já mandei o artigo de vocês há muito tempo. Vocês são suficientemente jovens para se permitirem algumas imprudências!m (do "The Conceptuall Development of Quantum Mechanics", de Max Jammer, McGraw-Hill, 1966)

Texto copiado do Livro “Física Quântica, Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e Partículas” Eisberg e Resnick, Editora Campus

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