El espín sirve para poder medir, en todas las partículas, su respectivo momento angular intrínseco.
Espín es un término con varias interpretaciones en lengua española. Mientras que hoy en día resulta de gran utilidad dentro de la mecánica cuántica y la física de partículas, en otras épocas sirvió en el ámbito militar para identificar al orden en el cual se organizaba un escuadrón para enfrentar al enemigo desde todas las direcciones con picas o lanzas. Este vocablo, asimismo, forma parte de la denominación de un mamífero de la familia de los roedores que posee hábitos nocturnos: el puerco espín (o puercoespín).
Fue gracias a la labor del físico nacido en Alemania Ralph Kronig que se empezó a prestar atención a las características, alcances y aplicaciones del espín de las partículas elementales, marco en el cual se puede determinar la helicidad, por ejemplo. Su colega oriundo de Países Bajos, Samuel Abraham Goudsmit, en tanto, complementándose con George Eugene Uhlenbeck contribuyó a sumar conocimientos en torno al espín del electrón.
Con hipótesis, pruebas e investigaciones varias se fueron profundizando los saberes al respecto y se consiguieron precisiones. Así, entonces, se avanzó en el dominio de los espectros atómicos en base a la adición del número cuántico del espín. Tampoco hay que pasar por alto que se aprovechó esta noción para aludir a una propiedad física que lleva a que las partículas elementales presenten un momento angular específico cuyo valor es fijo y se fueron determinando el espín de protones y neutrones, entre otros.
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ResumenEspín en mecánica cuántica y física de partículas
Al buscar información sobre las aplicaciones y usos del espín en mecánica cuántica y física de partículas ganan visibilidad el espín semientero de los fermiones (los cuales están subordinados al principio de exclusión de Pauli), por señalar un caso. Los bosones, en cambio, presentan un espín entero y se encuadran en los lineamientos de las estadísticas de Bose-Einstein. Espín ½ tienen, por su parte, los neutrinos y los quarks, por sumar más referencias.
Se ha hecho notar, incluso, la existencia de un espín intrínseco en los protones, una propiedad que hace posible la espectroscopia que apela a la resonancia magnética nuclear (RMN). Vale la pena indicar, incluso, que hay una técnica de índole espectroscópica llamada resonancia de espín electrónico (REE) en donde es vital el efecto Zeeman centrado en la segmentación de una línea espectral en múltiples unidades, teniendo frente a un campo magnético de estilo estático.
Resulta interesante, además, conocer al detalle en qué consistió el experimento de Stern-Gerlach, un procedimiento clave para constituir la base práctica de la mecánica cuántica. En esa prueba adquiere un rol importante el espín correspondiente a diversos átomos, ya que en un caso desvía a ciertas partículas en sentido ascendente (aquellas con espín positivo + 1/2) y al resto, de espín opuesto, las dirige en dirección contraria. En este escenario se logra efectuar en las partículas involucradas la medición de su momento magnético.
Los protones están constituidos por un total de tres partículas elementales que se caracterizan por tener espín 1/2.
Aplicaciones, fenómenos y tecnologías
Con el avance de la tecnología, y al ir sumando información relevante vinculada al espín (el cual se corresponde con leyes matemáticas asociadas a la cuantización del momento angular), ha ido incrementándose la cantidad de fenómenos, aplicaciones y métodos revolucionarios en torno a él.
Hay que mencionar, en este contexto, a un área de la nanotecnología que se conoce como espintrónica. Se trata de una tecnología de carácter emergente que ha dado lugar al surgimiento de, por ejemplo, memorias espintrónicas y se investiga y prueba cada vez más en el área de fabricación de ordenadores y equipos de telefonía móvil. Hace algunas temporadas, apelando a la física cuántica y a la memoria espintrónica de alta densidad, expertos de la Universidad de California con sede en Berkeley pudieron crear un imán ultrafino 2-D caracterizado por poseer espesor atómico y funcionar a temperatura ambiente.
Se han descubierto, además, las bondades del grafeno para transportar espín en distancias largas, mientras que el entrelazamiento cuántico (fenómeno en el cual se mide el espín y es útil tanto para la criptografía cuántica como para la computación cuántica).
Como se continúa experimentando y poniendo a prueba el alcance y el aprovechamiento del espín, no se descarta que en las próximas décadas sigan apareciendo logros y utilizaciones sorprendentes con esta propiedad como motor de evolución.
El grafeno es muy útil para las proyecciones o transporte de espín.
El espín en diferentes teorías, teoremas y principios
Hay diferentes teorías, teoremas y principios en los cuales se toma en consideración al espín. Uno de esos casos es la teoría cuántica de campos, mediante la cual se examinan tanto a las partículas subatómicas como a las interacciones que tienen, además de contribuir al entendimiento de cuestiones como la correspondencia o el lazo entre estadística y espín.
En mecánica cuántica, asimismo, se suele tener en cuenta al teorema de Bell (donde en su demostración se estudia el espín de partículas entrelazadas) y al teorema de la correspondencia entre espín y estadística (necesario para conectar al espín de una partícula determinada con la estadística a la cual se somete).
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