O spin é uma propriedade associada a todas as partículas tais como elétrons, prótons, nêutrons, fótons, partículas alfa, as quais todas possuem momento angular.

Cada partícula tem um número quântico chamada spin “s”. O spin é uma propriedade intrínseca da partícula e não depende de seu estado de movimento. Temos por exemplo, o elétron que possui spin , independentemente se está se movimento livre como uma partícula ou está ligado a átomos. O spin é uma propriedade fundamental como a massa e carga.

Na mecânica quântica o termo spin é vinculado ao momento angular intrínseco. É representado por um vetor e sua intensidade é determinada por:

   

em que é o spin da partícula e é uma  constante de valor

COLOCAR DEMONSTRAÇÃO

A verificação de momento angular intrínseco em partículas pode ser realizada pelo experimento de Otto Stern e Walther Gerlach. Eles organizaram um experimento com o objetivo de determinar o momento angular de partículas, como por exemplo, se elétrons possuíam momento angular de spin. Consideraram o elétron como um dipolo de duas metades girando muito rápido, então o campo magnético em ele atravessa, exerce um torque sobre ele e o dipolo começa a precessar.

Primeiro consideraram uma partícula viajando em um campo magnético homogêneo. As forças que atuam em direções opostos ao dipolo se cancelam e o movimento da partícula não é alterado. Considerando que as partículas são elétrons e em um campo elétrico de magnitude adequada e oriental de forma transversal em relação ao caminho realizado pelas partículas carregadas, esse campo é usado para compensar a tendência de movimento circular devido ao campo magnético. Isso mostra que mesmo a partícula não sendo carregada o resultado seria o mesmo, já que o experimento detecta momento angular e não fenômenos eletrostáticos.

Agora se o campo o qual as partículas viajam não é homogêneo, a força em um dipolo é maior que a força no dipolo oposto. Isso irá fazer com que as partículas são deflexão.

O experimento mostrou uma distribuição uniforme de vetores na tela do projetor, mostrando que o momento angular de rotação é quantizado.

Se dois elétrons estiverem emparelhados, seus spins estarão em sentidos opostos, que faz com que ocorra compensação das força magnéticas. Mas se um elétron estiver sozinho no átomo, a força que atua sobre ele provoca um desvio do feixe, devido metade  dos spins dos átomos estarem em uma direção e a outra metade em direção oposta.

Como os elétrons possuem elétrons , o valor do momento ao substituirmos na equação é e chamados de spin up e spin down.

 

Video Experimento de Stern – Gerlach