L’ARTICLE DE WIKIPEDIA
Le spin (/spin/) est, en physique quantique, une des propriétés internes des particules, au même titre que la masse ou la charge électrique. Comme d'autres observables quantiques, sa mesure donne des valeurs discrètes et est soumise au principe d'incertitude. C'est la seule observable quantique qui ne présente pas d'équivalent classique, contrairement, par exemple, à la position, l'impulsion ou l'énergie d'une particule. Il est toutefois souvent assimilé au moment cinétique. Enfin, le moment cinétique intrinsèque (de spin) et le moment magnétique intrinsèque (de spin) sont tous deux confondus sous le terme de « spin ». Le spin a d'importantes implications théoriques et pratiques, il influence pratiquement tout le monde physique.
Le spin de l'électron joue un rôle important dans le magnétisme. La manipulation des courants de spins dans des nano-circuits conduit à un nouveau champ de recherche : la spintronique. La manipulation des spins nucléaires par des champs radiofréquences conduit au phénomène de résonance magnétique nucléaire utilisé dans la spectroscopie RMN et l'imagerie médicale (IRM). Le spin du photon – ou plus exactement son hélicité – est associé à la polarisation de la lumière.
Le spin a d'abord été interprété comme un degré de liberté supplémentaire, s'ajoutant aux trois degrés de liberté de translation de l'électron : son moment cinétique intrinsèque (ou propre). En d'autres termes, l'électron ponctuel était vu comme tournant sur lui-même — d'où le nom de « spin » (de l'anglais « to spin » : faire tourner). Mais il est vite apparu que cette « rotation » devait être considérée comme purement quantique : elle n'a pas d'équivalent en mécanique classique. La représentation du spin en termes de simple rotation a donc été abandonnée. Wolfgang Pauli avait déjà noté en 1924 que, compte tenu des dimensions estimées de l'électron, une rotation de l'électron nécessiterait une vitesse tangentielle de rotation à son équateur qui serait supérieure à la vitesse de la lumière, vitesse par principe infranchissable selon la théorie de la relativité restreinte.
COMMENTAIRES
Nous nous trouvons devant un des mystère les plus impénétrable de la physique quantique à savoir une des propriétés physique des particules qui est sans être, qui se mesure mais n’est attribuable à aucun phénomène, qui tourne mais sans tourner vraiment. Il existe en effet un « univers quantique », qui a ses lois propres qu’on ne peut expliquer « dans le réel » qui caractérise la physique classique. « Ne pas avoir d’équivalent en physique classique » veut donc dire qu’on mesure un phénomène mais qu’on est incapable de l’expliquer rationnellement autrement que par la mécanique quantique.
Mais quel est au fond l’origine du problème ? Cela est posé par W Pauli : « compte tenu des dimensions estimées de l'électron, une rotation de l'électron nécessiterait une vitesse tangentielle de rotation à son équateur qui serait supérieure à la vitesse de la lumière ». C’est marcher sur la tête : en effet, on part d’une dimension supposée de la circonférence de l’électron pour déterminer sa vitesse et non de cette vitesse pour calculer sa dimension. Et donc puisque les calculs montrent que l’électron dépasserait la vitesse de la lumière ALORS il faut faire « comme si » il ne tournait pas. Et cela fait exactement 97 ans que la physique est dans cette impasse.
Mais là n’est pas la réalité du problème. Ce qui a été occulté dans l’affaire, c’est l’origine de l’énergie de masse et la réponse à la question : comment une particule peut-elle conserver de l’énergie ? Cela suppose qu’on définisse ce qu’est l’énergie ainsi conservée. L’énergie n’est pas du pur mouvement ou un substance évanescente mais reste attachée à un corps : elle est le « ce » qui alimente le mouvement d’un corps. Il ne peut y avoir d’énergie sans qu’on constate un corps en mouvement. Or, dans l’équation E = mc², nous avons l’expression d’une vitesse, ce qui indique que la particule est en mouvement pour pouvoir justement conserver cette énergie. La nature de ce mouvement est bien évidemment la rotation de spin, ce qui signifie que la particule existe pour autant qu’elle soit en mouvement. Ainsi, la vitesse tangentielle de rotation ne peut pas être supérieure à la lumière mais très exactement égale à celle-ci, autrement il serait impossible d’expliquer la conservation de l’énergie pas la masse. Reste alors à déduire la dimension réelle de la circonférence l’électron à partir de cette vitesse car nous ne sommes pas sûrs d’avoir affaire à une sphère parfaite (1)…
(1) Nous pensons qu’il faudrait orienter les recherches vers une forme en « double goutte » ce qui pourrait expliquer que la circonférence de l’électron est bien moindre que celle envisagée par la MQ.
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