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Le spin pdf CLe spin Didier Lauwaert Copyright ? I Introduction II Moment angulaire II Moment angulaire Moment angulaire orbital Moment angulaire intrinsèque Relations entre moments angulaires II Charge électrique Charges électriques Champs électriques et

CLe spin Didier Lauwaert Copyright ? I Introduction II Moment angulaire II Moment angulaire Moment angulaire orbital Moment angulaire intrinsèque Relations entre moments angulaires II Charge électrique Charges électriques Champs électriques et magnétiques Charges électriques en mouvement II Moment magnétique Boucle de courant Moment magnétique Particule en rotation Moment angulaire et magnétique III La mécanique quantique Mécanique quantique ondulatoire Principe d ? indétermination Description par les états Evolution et mesure IV Expériences IV Appareil de Stern-Gerlach Description Fonctionnement IV Expériences avec des particules Essai avec des pions Essai avec des électrons Essai avec des mésons rho Di ?érences avec le cas classique IV Appareils en série Modi ?cation de l ? appareil Deux appareils successifs Filtres Base d ? états Etats superposés IV Appareils et rotations Rotations de l ? appareil T Rotation horizontale Rotation sur soi de Rotation verticale de Rotation sur soi de Appareil S supplémentaire V Le groupe des rotations V Les rotations Rotations à deux dimensions Combinaison de deux rotations Groupe des rotations à deux dimensions Rotations à trois dimensions Représentations du groupe Sphère des rotations Représentation matricielle V E ?et sur une particule Action de groupe Particule scalaire Moment angulaire orbital Particule vectorielle Un groupe plusieurs actions V Algèbre des rotations Rotations in ?nitésimales Cas vectoriel Algèbre des générateurs Deux solutions V Représentations Calcul des représentations Valeurs propres Moment angulaire intrinsèque Lien avec Stern-Gerlach VI Le spin Représentations Existence Spineurs Rotations E ?et du signe VII Statistiques VII Etats symétriques et antisymétriques Etats à deux particules Particules identiques Etats symétriques Etats antisymétriques VII Statistique de Fermi-Dirac Principe d ? exclusion de Pauli Comportement statistique Statistique classique Statistique de Fermi-Dirac Conséquences VII Structure de l ? atome Structure de l ? atome Changements d ? états Répartition des électrons Propriétés E ?et Zeeman VII Statistique de Bose-Einstein Etats symétriques Comportement grégaire Emission stimulée VIII Théorème spin ?? statistique IX Etats intriqués Combinaisons d ? états de deux particules Etats intriqués Spin Décohérence X Références I Introduction Le spin est une propriété assez particulière des particules élémentaires Elle est liée aux rotations comme la rotation d ? une toupie Cette propriété très importante se retrouve partout en physique des particules Malheureusement c ? est aussi une propriété très di ?cile à expliquer aux profanes Bien que les notions classiques de rotation soient aisément abordables leurs contreparties en mécanique quantique la science du monde de l ? in ?niment petit sont subtiles et contre-intuitives Certains aspects comme ceux du spin n ? ont même aucune contrepartie dans la vie de tous les jours et sont donc particulièrement di ?cile à conceptualiser CC ? est à ce dé ? que nous avons décidé de nous attaquer Nous aborderons le problème en deux phases Tout d ? abord une approche expérimentale comment se comportent les particules du point de vue du spin Ensuite une approche plus abstraite Malgré cette approche abstraite nous essayerons de ne pas employer de développements mathématiques si ce n ? est quelles relations élémentaires additions soustractions