Φαίδων Στυλιανίδης

Όταν το βιβλίο Φυσικής Γ λυκείου λέει το σπιν ιδιοπεριστροφή που οφείλεται στην κυκλική κίνηση και το παρουσιάζει στο κεφάλαιο της στροφορμής τι να περιμένουμε; Για την ιστορία έχει επισημανθεί σε μία από τις κοινότερες παρανοήσεις (miscoseptions) από την Αμερικανική Ένωση Δασκάλων Φυσικής (AAPT).

Ευχαριστώ και γώ  πολύ για το πολύ χρήσιμο συμπληρωματικό σχόλιο και το feedback! Όντως  την αναφορά αυτή για το δεσμό  Lenard-Jones  την είχα δει  όταν το έψαχνα και για ένα πιο πλήρες άρθρο θα ταίριαζε απόλυτα. Επίσης για ιστορικούς ή εκπαιδευτικούς λόγους είναι σημαντική  μιας και η εμπειρία και το πείραμα και τα μοντέλα που  το περιγράφουν είναι η βάση της φυσικής-χημείας.  Προσπάθησα όμως να κρατήσω μια σχετικά λιτή γραμμή  για το λάθος κυρίως για καθηγητές λυκείου χωρίς να ξεφεύγω. Λεπτομερής κβαντομηχανική ανάλυση  επειδή ανήκω σε άλλη κατεύθυνση (αστροφυσικής), είναι δύσκολη και την αφήνω σε λινκς ειδικών ή σε όσους ερευνητές ασχολούνται με  μοριακή φυσική. Αλλά ακόμα και σε πιο απλό επίπεδο, το διαδίκτυο μας δίνει πλέον την ευκαιρία να ψάχνουμε πράγματα σε  βάθος  και να μην αφήνουμε λαθη να κυριαρχούν, ο καθένας μπορεί να γίνει ντετεκτιβ χρήσιμων πληροφοριών!  Επειδή είναι πρώτο ποστ απο μένα στο ylikonet, δεν έχω κάποια άποψη για τις ελλέιψεις του, ευχαριστώ όμως που το δεχτήκατε! 

Συμφωνώ με αυτό που λες, Ούτως ή άλλως έτσι το μάθαμε και στο πανεπιστήμιο στο 1ο έτος,  δηλ. ως αποτέλεσμα είναι της έλξης των 2 ατόμων μέσω του κοινού ζεύγους των ηλεκτρονίων που έλκονται από τους πυρήνες, δηλαδή coulomb. Βέβαια το γεγονός ότι υπάρχει σύζευξη στροφορμών (σπιν, τροχιακών, κτλ.) αν θέλουμε τις βάζουμε και αυτές στη χαμιλτωνιανή ως έξτρα όρους, το θέμα είναι πόσο προσεγγιστικά θέλουμε να το λύσουμε και μέχρι πόσο αναλυτικοί μπορούμε να γίνουμε, ειδικά σε μη υδρογονοειδή άτομα.

1. Αν το σπιν οφειλόταν πράγματι σε περιστροφή του ηλεκτρονίου περί τον άξονά του, η ταχύτητα περιφοράς ενός σημείου στον ισημερινό του θα ήταν μεγαλύτερη – στην πραγματικότητα πολύ μεγαλύτερη – από την ταχύτητα του φωτός.

2. Αν δεχτούμε ξανά την κλασική εικόνα του σπιν ως ιδιοπεριστροφής, τότε θα πρέπει να περιμένουμε ότι, κατά τις συγκρούσεις των ηλεκτρονίων μεταξύ τους ή με άλλα σωματίδια, θα μπορούν να διεγερθούν ανώτερες καταστάσεις ιδιοπεριστροφής, οπότε τα ηλεκτρόνια θα έπρεπε να εμφανίζονται και με άλλες τιμές του κβαντικού αριθμού s πέραν της s=1/2. Το οποίο όμως δεν συμβαίνει ποτέ! Ο κβαντικός αριθμός του σπιν είναι παγωμένος στη μια και μοναδική τιμή του (s=1/2) ως ένα σταθερό στοιχείο ταυτότητας του ηλεκτρονίου, όπως η μάζα ή το φορτίο του.

Νομίζω έχει τεθεί και ένα τρίτο επιχείρημα, το οποίο δεν το θυμάμαι, το είχα δει σε μία ομιλία, όταν βρω χρόνο θα το ψάξω και θα το ποστάρω.

500gb,χαμος απο δεδομενα! Αρα είναι στο τομέα σου τα μαγνητικά τροχιακά και μαγνητικές ιδιοτητές μορίων. Δεν εχω ασχοληθεί καθόλου πέρα απο κάτι λίγα παραδείγματα παραμαγνητισμου, διαμαγνητισμου σε βιβλία κβάντο, οπότε είμαι εντελώς άσχετος. Αν έχεις να προσθέσεις κάποια επεξήγηση ή λινκ κλπ για το αρχικό άρθρο, πχ αν υπάρχουν δεσμοί που οι μαγνητικές δυνάμεις παίζουν κάποιο σημαντικό ρόλο,εννοείται το βάζω.   Ναι  στο λύκειο δεν μπορεις να πεις πολλά, μόνο αυτό που λες για το σπίν με τα επιχειρηματα που έφερες, και οτι πρέπει να διαχωριστεί η αρχή του Pauli απο τις πολύ ασθενεις μαγνητικές  δυνάμεις, ωστε να μην υπάρχει το μπέρδεμα οτι αντιθετα σπιν σχηματιζουν ηλεκτρομαγνητικο χημικό δεσμο, Δημιουργεί εντελώς λάθος εντυπωσεις για το πως λειτουργεί το πράγμα.  Eπίσης καλό είναι να ξαναγραφτούν τα βιβλία φυσικής λυκείου σε κάτι σύγχρονο και ενιαιο γιατί είναι άθλια.. το σπιν το εξηγουν ως περιστροφή ακόμα..

Αργησα να δω την απάντηση,

ναι γενικά οι ομοιοπολικοί εξηγούνται σκέτα με Coulomb όπως έχω βάλει και σε  κάποια λινκ.

Ευχαριστώ για τις πηγές και το ψάξιμο!

Εχουν πολύ διάβασμα αυτά και φαίνονται αρκετά αναλύτικά..

Θα κοιτάξω μερικά και θα σου πω, 

και αν ταιριάζει κάτι με το θέμα του άρθρου θα το λινκάρω..

Ένα σχόλιο για αυτά που έβαλες :  ναι, με ένα ηλεκτρόνιο δεν υπάρχει spin exchange coulomb μεταξύ ηλεκτρονίων, αλλά υπάρχει coulomb μεταξύ πυρήνων και ηλεκτρονίου οπότε πάλι στην ηλεκτροστατική υπάγεται. Τα coulomb μεταξύ των ηλεκτρονίων είναι απωστικά πάντα, αλλά το spin-exchange  είναι  σταθεροποιητικό ενεργειακά, αλλά και πάλι το δεσμό σε μέγεθος τον φτίαχνει  η ηλεκτροστατική σύνδεση με τους πυρήνες. Εχω βάλει στο τέλος ενα λινκ απο ένα μάθημα αμερικάνικου πανεπιστημίου που κάθεται και δείχνει πως εξηγείται με ηλεκτροστατική σκέτη και πως κατανέμονται τα ηλεκτρόνια κλπ. 

Πάντως το spin-exchange δλδ η αρχή του pauli  στη τελική, είναι κατι το εξαιρετικά περίεργο. Προκύπτει απο θέματα συμμετρίας και αντισυμμετρίας (spin-statistics theorem) και  ενώ δεν είναι δύναμη ,αλλά μια συνέπεια αυτής της στατιστικής, μπορεί έχει συνέπειες  να είναι ελκτική ή απωστική δύναμη αναλόγως (έιχα βρέι  ενα paper αναφοράς που είχε 50 σελίδες  κβαντομηχανική ανάλυση πότε είναι ελκτικη και πότε απωστικη αλλά δε το πάλεψα να το διαβάσω όλο). 

Αυτό που θέλω πάντως να βρώ απλά για ιστορικούς λόγους, είναι πότε ακριβώς εγκατέλειψαν την εξήγηση με μαγνητικές δυνάμεις (προφανώς πριν το1930 οπου δώθηκαν οι κβαντομηχανικές εξηγήσεις) και γιατί, κιαν είχαν κάνει κάποια πειραματική μέτρηση που δεν τους βγήκε.   Υποθέτω οτι λόγω τάξεων μεγέθους  αγνόησαν την αλληλεπίδραση μαγνητικών διπόλων ηλεκτρονίων αλλά δεν έχω βρεί τπτ για αυτό το θέμα, μόνο την αναφορά οτι είναι αμελητέες σε μέγεθος χωρίς αναλυτική εξήγηση.

Οκ καλή συνέχεια με λιγότερο πονοκεφαλιασμα!