Como o spin quântico causa magnetismo?
Eu li sobre como o spin e o magnetismo estão relacionados (matematicamente), mas descobri que é um conceito relacionado à física clássica que, por sua vez, está relacionado à ideia de elétrons girando em seu eixo (o que mais tarde foi considerado impossível, pelo menos até o como eu sei), mas não consegui encontrar nenhuma relação entre spin quântico e magnetismo. Você pode por favor ajudar?
Respostas
O spin é um dos dois tipos de momento angular na mecânica quântica, sendo o outro o momento angular orbital.
Partículas com spin podem possuir um momento dipolar magnético , assim como um corpo eletricamente carregado em rotação na eletrodinâmica clássica. Esses momentos magnéticos podem ser observados experimentalmente de várias maneiras, por exemplo, pela deflexão das partículas por campos magnéticos não homogêneos em um experimento Stern-Gerlach , ou medindo os campos magnéticos gerados pelas próprias partículas.
O momento magnético intrínseco $\mu$ de um giro $1/2$ partícula com carga $q$, massa $m$, e momento angular de rotação $\mathbf{S}$, é $$\mu=\frac{g_sq}{2m}\mathbf{S}$$ onde a quantidade adimensional $g_s$é chamado de fator g de spin. Para rotações exclusivamente orbitais seria$1$ (assumindo que a massa e a carga ocupam esferas de raio igual).
Como o elétron tem carga, seu spin quântico cria intrinsecamente um loop de corrente Amperiano que dá origem a um momento magnético. Essa é realmente a lei de Ampère nas equações de Maxwell do eletromagnetismo.