Bonjour !

J'ai quelques questions à vous poser :

Premièrement, si j'ai bien compris, le spin n'a pas de réalité physique ? C'est juste une valeur que l'on applique à chaque particule (ou seulement aux particules composites ?) ?
Dans ce cas, comment se fait-il que cette valeur existe ? Est-ce mathématique ?

Deuxièmement (et là je pense que c'est très long à expliquer, n'hésitez pas si vous avez un bon lien) à quoi sert le spin ? Dans quoi est-il impliqué, et qu'est-ce qui dépend du spin ?

Merci

Le spin existe et est une réalité physique, l'existence du spin électronique par exemple est mise en évidence par l'expérience de stern-gerlach ou l'effet Zeeman anormal.

Pour son utilité, je n'ai pas assez étudié la question durant mes études donc je vais laisser quelqu'un de plus apte à te répondre le faire, mais il permet déjà à 2 électrons se trouvant sur un même niveau de convenir au principe d'exclusion. Si tu voulais parler des applications pratiques liées à l'existence du spin, il y a la RMN (utilisée dans l'imagerie médicale)

Merci de ta réponse !

Le spin a donc bien une réalité physique. Mais comment se "manifeste"-t-elle ?

J'ai sans doute pas les connaissances pour te fournir une réponse complète, je suis étudiant en chimie et pas en physique, et je t'avoue que cette partie là de la chimie c'est pas ma tasse de thé.

Les manifestations les plus évidentes du spin (électronique, pour le spin nucléaire et le spin des photons je ne saurais pas te répondre clairement) apparaissent sous l'influence d'un champ magnétique, ce sont celles que j'ai citées dans mon précédent message : l'expérience de stern-gerlach et l'effet Zeeman anormal. Je suis sur téléphone donc je vais pas te faire un cours là dessus, mais tu devrais pas avoir trop de mal à trouver des explications simples sur Google (pour l'effet Zeeman anormal commence par te renseigner sur l'effet Zeeman normal)

Une troisième preuve de l'existence du spin électronique est la structure fine des raies spectroscopiques en emission/absorption lumineuse, mais c'est déjà plus compliqué.

Merci d'avoir répondu, je vais aller me renseigner sur sur l'expérience de stern-gerlach et les effets Zeeman

C'est là qu'on rentre dans les parties bizarres de la physique quantique. Mais ce qui est passionnant c'est que derrière tout ça c'est que des idées de maths et de théorie des groupes

On parle de moment cinétique intrinsèque quand on parle de spin. En fait imagine que tu prends une sphère. Elle est invariante sous rotation. Et ben en physique quantique, tu peux faire des rotations qui ne sont pas géométriques. Ce qui est difficile à comprendre c'est que ce sont des rotations dans un espace totalement abstrait, c'est une transformation "interne" du système.

Si tu veux bien comprendre ce qu'il y a derrière ça va être compliqué parce que c'est des maths pures. Toutes les particules de spin non-nul sont susceptible de subir des rotations dans un espace interne. En gros des particules de spin différents ne vont pas se transformer de la même manière sous rotation interne.

Et quand on dit qu'une particule est de spin 1/2 (ce qui est le cas la plupart du temps), en fait on sous-entend sa façon de se transformer quand on fait une rotation. Mathématiquement on dit que les spin 1/2 sont décrits par des spineurs qui se transforment sous rotation dans la représentation fondamentale de SU(2). Cet espace est de dimension 2 et donc on n'a que deux états propres de spin qu'on appelle up et down.

Les particules de spin 1 comme les photons se transforment différemment sous rotation (on parle de la représentation adjointe de SU(2), cet espace est de dimension 3 donc on a 3 états possibles, qu'on appelle polarisation si je dis pas de bêtise.

Bref ce qu'il faut bien comprendre c'est qu'en physique quantique on peut faire des transformations totalement internes au système qu'on ne peut pas comprendre, mais qu'on peut observer indirectement.

Maintenant à propos de Stern et Gerlach : étant donné que le spin représente en gros une rotation interne, on peut dire que c'est un moment cinétique. En fait on peut aussi associer au spin un moment magnétique, ce qui veut dire que sous un champ magnétique on aura aussi des effets quantiques dus au moment magnétique de spin. Et c'est ce qu'on observe !

Merci beaucoup pour ta répondre Sasotzu, un peu compliqué à comprendre mais j'ai à peu près saisi le truc
Merci

"cet espace est de dimension 3 donc on a 3 états possibles, qu'on appelle polarisation si je dis pas de bêtise"

Hélicité, même si techniquement, l'hélicité est la projection du spin sur l'impulsion.

D'ailleurs, tant qu'à faire des maths, le photon n'a que deux états d'hélicité, un des trois états "normaux" disparaissant parce que le photon se déplace à la vitesse de la lumière.