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Erstmals wurde 1925 dem Elektron ein Spin zugeschrieben, um eine Reihe unverstandener Details der optischen Spektren von Atomen mit einem einzigen Konzept konsistent erklären zu können[1] (zur Entdeckung und Rezeption des Spin siehe Elektronenspin). Dem Proton wird der Spin seit 1928 zugeschrieben, weil eine Anomalie in der spezifischen Wärme von Wasserstoffgas nicht anders zu erklären ist.[2]
Der halbzahlige Spin kann weder anschaulich noch halbklassisch durch eine Drehbewegung erklärt werden. Eine formale Begründung wurde 1928 in der relativistischen Quantenmechanik (s. Dirac-Gleichung) entdeckt. Der halbzahlige Spin der Elektronen und Quarks führt über das Spin-Statistik-Theorem weiter zum Pauli-Prinzip, das grundlegend für den Aufbau der Atomkerne und der Atomhüllen ist. Das Pauli-Prinzip bestimmt damit auch das chemische Verhalten der Atome, wie es sich im Periodensystem der Elemente ausdrückt. Demnach spielt der halbzahlige Spin beim Aufbau der Materie bis hin zu ihren makroskopischen Eigenschaften eine bestimmende Rolle.
- ↑ G. E. Uhlenbeck, S. Goudsmit: Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons. In: Naturwissenschaften. Band 13, Nr. 47, 1925, S. 953–954, doi:10.1007/BF01558878.
- ↑ D. M. Dennison: A Note on the Specific Heat of the Hydrogen Molecule. In: Proceedings of the Royal Society of London Series A. Band 115, Nr. 771, 1927, S. 483–486, doi:10.1098/rspa.1927.0105. Für den Zusammenhang zwischen Kernspin und spezifischer Wärme siehe Ortho- und Parawasserstoff. Wie ausgerechnet eine makroskopisch messbare Eigenschaft des H2-Moleküls zum Spin der Atomkerne führte, ist ausführlich beschrieben in Jörn Bleck-Neuhaus: Elementare Teilchen. Moderne Physik von den Atomen bis zum Standard-Modell (= Springer-Lehrbuch). Springer-Verlag, Berlin 2010, ISBN 978-3-540-85299-5, Kap. 7, doi:10.1007/978-3-540-85300-8_7.
