Aus dem Satz von der Erhaltung des Gesamtdrehimpulses eines Systems bei allen möglichen Prozessen folgt die – mit der Beobachtung übereinstimmende – Einschränkung, dass die Fermionen sich nur in Paaren erzeugen oder vernichten lassen, nie einzeln, weil sich sonst der Gesamtdrehimpuls von einem ganzzahligen zu einem halbzahligen Wert oder umgekehrt ändern müsste. In der Entwicklung der Elementarteilchenphysik hat dieses Isospinkonzept eine bedeutende Rolle gespielt. Ihre Zustände lassen sich danach klassifizieren, wie die Isospins ihrer einzelnen Teilchen sich zum Gesamtisospin addieren, wobei die Regeln der Addition von quantenmechanischen Drehimpulsen volle Gültigkeit haben. Nimmt man für die zwei Basiszustände verschiedene Elementarteilchen (etwa Proton und Neutron), oder Elektron und Elektronneutrino, wird die durch dieses Vorgehen definierte physikalische Größe als Isospin des Teilchens bezeichnet.
Teilchenzahlerhaltung, Fermion, Boson
- Es folgt (dass ein halbzahliger Gesamtdrehimpuls nur in einem System auftritt), das eine ungerade Anzahl von Fermionen besitzt, während bei einer geraden Anzahl von Fermionen lediglich ein ganzzahliger Gesamtdrehimpuls möglich ist, selbst wenn eine beliebige Anzahl von Bosonen vorhanden ist.
- Auch bei vielen zusammengesetzten Teilchen und Quasiteilchen wird in der Umgangssprache der Physik der Drehimpuls um den Schwerpunkt als Spin bezeichnet (z. B. bei Proton — Neutron, Atomkern, Atom, …).
- Somit sind hier ebenfalls alle anderen allgemeinen Regelungen des quantenmechanischen Drehimpulses relevant.
- Wenn man unterschiedliche Elementarteilchen für die beiden Basiszustände wählt (zum Beispiel Proton und Neutron oder Elektron und Elektronneutrino), wird die physikalische Größe, die durch dieses Vorgehen charakterisiert ist, als Isospin des betreffenden Teilchens bezeichnet.
- Ein System aus Bosonen und Fermionen hat daher genau dann einen halbzahligen Gesamtdrehimpuls, wenn es eine ungerade Anzahl Fermionen enthält.
Weiter folgt, dass ein System, das außer einer beliebigen Zahl Bosonen eine ungerade Anzahl von Fermionen enthält, nur einen halbzahligen Gesamtdrehimpuls haben kann, und mit einer geraden Anzahl Fermionen nur spinempire online casino einen ganzzahligen Gesamtdrehimpuls. Der Spin führt zur grundlegenden und unveränderlichen Klassifizierung der Elementarteilchen in Bosonen (Spin ganzzahlig) und Fermionen (Spin halbzahlig). In diesen zusammengesetzten Systemen wird der Drehimpuls nach den allgemeingültigen Regeln der quantenmechanischen Addition aus den Spins und Bahndrehimpulsen ihrer fundamentalen Bestandteile gebildet.
Zwei gleiche Teilchen mit Spin ½
In der Physik wird der Drehimpuls um den Schwerpunkt in vielen Fällen von zusammengesetzten Teilchen und Quasiteilchen umgangssprachlich als Spin bezeichnet, wie etwa bei Protonen, Neutronen, Atomkernen und Atomen. Ein System (das aus Bosonen und Fermionen besteht), weist genau dann einen halbzahligen Gesamtdrehimpuls auf, wenn es eine ungerade Anzahl an Fermionen enthält. Durch die Addition zweier halbzahliger Drehimpulse entsteht daher ein ganzzahliger Drehimpuls (was ebenso bei zwei ganzzahligen Drehimpulsen der Fall ist), während sich ein halbzahliger und ein ganzzahliger Drehimpuls zu einem halbzahligen Drehimpuls addieren.
Zwei Teilchen mit Spin ½
Daher gelten hier auch alle anderen allgemeinen Regeln des quantenmechanischen Drehimpulses. Bei Proton (Neutron), Atomkern, Atom, Molekül, Exziton, Hadronen wie Ω−-Teilchen ergibt sich der Spin durch Addition der Spins und Bahndrehimpulse der Komponenten nach den Regeln der quantenmechanischen Drehimpulsaddition.
