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SPIN AND RELATIVITY: A SEMICLASSICAL MODEL FOR ELECTRON SPIN ESPÍN Y RELATIVIDAD: UN MODELO SEMICLASICO PARA EL ESPÍN DEL ELECTRÓN

H. Torres‐Silva

Published Nov 1, 2008• 0 citations
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Abstract

The quantum relationship may be regarded as the equivalence between two expressions for the rest energy of the particle, if is considered as the spin angular velocity of the particle in its rest frame. The invariance of the relativistic space-time interval to such a spin motion (space isotropy) leads to the spin momentum for all structureless particles irrespective of their mass values. The inertia is an intrinsic property due to the spin motion of the particles. The signs of the mass values occurring in the solutions of the Dirac equation might be related to the orientation of the spin motion, as suggested by the fundamental relationship . Besides it deals with the electron, and more specifically with two key properties: its complex wavefunction, and its intrinsic spin. In the standard interpretation, there is no clear real-space picture of what is oscillating in the wave, or what is rotating in the spin. Indeed, it is generally believed that no simple model of rotation can account for the spin of the electron. On the contrary, the present paper shows that a crude mechanical model of coherently rotating vortices can account quantitatively not only for spin, but also for the wavefunction itself. The implications of this are discussed in this paper. La relación cuántica puede ser considerada como la equivalencia entre dos expresiones para la energía en reposo de la partícula, si se considera la velocidad angular de giro de partículas en su marco en reposo. La invariancia del intervalo relativista espacio- tiempo para tal movimiento de espín (isotropía espacial) conduce al impulso de espín para todas las partículas sin estructura, independientemente de sus valores de masa. La inercia es una propiedad intrínseca debido al movimiento de spin de las partículas. Los signos de los valores de masa que se producen en las soluciones de la ecuación de Dirac podrían estar relacionados con la orientación del espín, según lo sugerido por la relación fundamental . Además se refiere al electrón, y más concretamente con dos de los principales propiedades: su función de onda compleja, y su giro intrínseco. En su interpretación estándar, no hay una clara imagen del espacio real de lo que es oscilante en la onda, o lo que está girando en el espín. De hecho, es la creencia generalizada de que ningún modelo sencillo puede dar cuenta de la rotación de espín de los electrones. Por el contrario, en el presente trabajo se muestra que un crudo modelo mecánico de rotación de vórtices coherentes explica cuantitativamente no sólo el espín, sino también la propia función de onda. Las consecuencias de esto son examinadas en este trabajo.

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SPIN AND RELATIVITY: A SEMICLASSICAL MODEL FOR ELECTRON SPIN

H. Torres‐Silva

RESUMENLa relación cuántica m c 0 2 0 puede ser considerada como la equivalencia entre dos expresiones para la energía en reposo de la partícula, si 0 se considera la velocidad angular de giro de partículas en su marco en reposo.La invariancia del intervalo relativista espacio-tiempo ds c dt dr 2 2 2 2 para tal movimiento de espín (isotropía espacial) conduce al impulso de espín S z / 2 para todas las partículas sin estructura, independientemente de sus valores de masa.La inercia es una propiedad intrínseca debido al movimiento de spin de las partículas.Los signos de los valores de masa que se producen en las soluciones de la ecuación de Dirac podrían estar relacionados con la orientación del espín, según lo sugerido por la relación fundamental m c 0 2 0 .Además se refiere al electrón, y más concretamente con dos de las principales propiedades: su función de onda compleja, y su giro intrínseco.En su interpretación estándar no hay una clara imagen del espacio real de lo que es oscilante en la onda, o lo que está girando en el espín.De hecho, es la creencia generalizada de que ningún modelo sencillo puede dar cuenta de la rotación de espín de los electrones.Por el contrario, en el presente trabajo se muestra que un crudo modelo mecánico de rotación de vórtices coherentes explica cuantitativamente no sólo el espín, sino también la propia función de onda.Las consecuencias de esto son examinadas en este trabajo.

Ingeniare. Revista chilena de ingeniería•Mar 11, 2008•4 citations

Spin as the Basis for Quantum Mechanics: A New Semiclassical Model for Electron Spin

Alan M. Kadin

A simple real-space model for the free-electron wavefunction with spin is proposed, based on coherent vortices on the scale of h/mc, rotating at mc^2/h. This reproduces the proper values for electron spin and magnetic moment. Transformation to a moving reference frame turns this into a wave with the de Broglie wavelength. The mapping of the real two-dimensional vector phasor to the complex plane satisfies the Schrodinger equation. This suggests a fundamental role for spin in quantum mechanics.

arXiv:quant-ph/0504068•Apr 8, 2005•1 citation

Interpretación de la función de onda—¿qué son los electrones? y ¿cómo se mueven?

Shan Gao

En la mecánica cuántica, el estado físico de un electrón es descrito por una función de onda. Según la interpretación de probabilidad estándar, la función de onda de un electrón es amplitud de probabilidad, y su modulo cuadrado da la densidad de probabilidad de encontrar el electrón en una cierta posición en el espacio. En este artículo, se muestra que esta suposición central de la mecánica cuántica puede tener una extensión ontológica. Se argumenta que las partículas microscópicas como los electrones son realmente partículas, pero su movimiento no es continuo, sino discontinuo y aleatorio. Desde esta perspectiva, el modulo cuadrado de la función de onda no sólo da la densidad de probabilidad de que las partículas se encuentren en ciertos lugares, sino que también da la densidad de probabilidad de que las partículas estén allí. En otras palabras, la función de onda en la mecánica cuántica se puede considerar como una representación del estado de movimiento discontinuo aleatorio de las partículas, y en un nivel más profundo, puede representar la propiedad disposicional de las partículas que determina su movimiento discontinuo aleatorio.

•Jan 1, 2013•0 citations

Presentación Editorial

Carlos Emilio García Duque

presentación eDitorial editorial Con nuestro acostumbrado saludo para todos los lectores, es muy grato presentar el fascículo 22 de la revista Discusiones Filosóficas.Para esta entrega hemos seleccionado doce artículos de investigación en áreas que van desde la filosofía de la ciencia, pasando por la epistemología, la filosofía política y la filosofía antigua hasta la literatura considerada filosóficamente.La revista se abre con un trabajo del físico y filósofo chino Shan Gao que lleva como título "Interpretación de la función de onda.¿Qué son los electrones?y ¿cómo se mueven?En este artículo, Gao se ocupa del problema de la descripción del estado físico de un electrón por medio de una función de onda.Como se sabe, en la interpretación estándar de la mecánica cuántica, la función de onda de un electrón es amplitud de probabilidad, y su módulo cuadrado da la densidad de probabilidad de encontrar el electrón en una cierta posición en el espacio.El autor muestra que esta suposición de la mecánica cuántica puede tener implicaciones ontológicas.Gao sostiene que las partículas microscópicas como los electrones son objetos reales, pero que su movimiento no es continuo, sino discontinuo y aleatorio.Así las cosas, el módulo cuadrado de la función de onda no sólo da la densidad de probabilidad de que las partículas se encuentren en ciertos lugares, sino que también da la densidad de probabilidad de que las partículas estén allí.Según el planteamiento de Gao, la función de onda en la mecánica cuántica se puede considerar como una representación del estado de movimiento discontinuo aleatorio de las partículas, y en un nivel más profundo, puede representar la propiedad disposicional de las partículas que determina su movimiento discontinuo aleatorio.A continuación hemos incluido el artículo "Lo natural vs. las ciencias humanas: mito, metodología y ontología", del investigador de la Universidad de Lund Rögnvaldur D. Ingthorsson.El autor retoma la discusión sobre la naturaleza de los métodos que se deben usar en la investigación en las ciencias humanas (i.e.las humanidades, las ciencias sociales y las de la conducta) y nos recuerda que en éstas no se debe imitar la metodología de las ciencias naturales.Si bien se acepta que las ciencias humanas estudian fenómenos significativos cuya naturaleza es decididamente diferente de los fenómenos meramente físicos (típicos en las ciencias naturales) y que, por tanto, en las ciencias humanas se requieren métodos diferentes.Ingthorsson hace énfasis en ciertas diferencias

•Jun 21, 2013•0 citations

On the relativistic concept of the Dirac's electron spin

Nizar Hamdan, A. Chamaa, José Luis López-Bonilla

Despite the success of the Dirac equation, the incorporation of the special theory of relativity into quantum mechanics predicts some paradoxes, like that the spin prediction from Dirac equation can be only identified with non- relativistic approximations (Pauli and Foldy-Wouthysen), as well as the spin predication is a relativistic quantum phenomena because the spin prediction is a necessary requirement of the relativistic quantum mechanics only. In this paper we show that the derivation of the spin and its magnetic moment can be done with a pure classical treatment. Since we start from the classical physical laws and the classical relativity principle to get the linear Schrödinger equation as a result the derivation of the spin and its magnetic moment can be done with a pure classical treatment. This approach result a Schrödinger equation, in which we show that the spin of the electron is a non relativistic quantum phenomenon too.

Latin American journal of physics education•Jan 1, 2008•1 citation

What is spin?

Hans C. Ohanian

According to the prevailing belief, the spin of the electron or of some other particle is a mysterious internal angular momentum for which no concrete physical picture is available, and for which there is no classical analog. However, on the basis of an old calculation by Belinfante [Physica 6, 887 (1939)], it can be shown that the spin may be regarded as an angular momentum generated by a circulating flow of energy in the wave field of the electron. Likewise, the magnetic moment may be regarded as generated by a circulating flow of charge in the wave field. This provides an intuitively appealing picture and establishes that neither the spin nor the magnetic moment are ‘‘internal’’—they are not associated with the internal structure of the electron, but rather with the structure of its wave field. Furthermore, a comparison between calculations of angular momentum in the Dirac and electromagnetic fields shows that the spin of the electron is entirely analogous to the angular momentum carried by a classical circularly polarized wave.

American Journal of Physics•Jun 1, 1986•232 citations
The quantum relationship may be regarded as the equivalence between two expressions for the rest energy of the particle, if is considered as the spin angular velocity of the particle in its rest frame. The invariance of the relativistic space-time interval to such a spin motion (space isotropy) leads to the spin momentum for all structureless particles irrespective of their mass values. The inertia is an intrinsic property due to the spin motion of the particles. The signs of the mass values occurring in the solutions of the Dirac equation might be related to the orientation of the spin motion, as suggested by the fundamental relationship . Besides it deals with the electron, and more specifically with two key properties: its complex wavefunction, and its intrinsic spin. In the standard interpretation, there is no clear real-space picture of what is oscillating in the wave, or what is rotating in the spin. Indeed, it is generally believed that no simple model of rotation can account for the spin of the electron. On the contrary, the present paper shows that a crude mechanical model of coherently rotating vortices can account quantitatively not only for spin, but also for the wavefunction itself. The implications of this are discussed in this paper. La relación cuántica puede ser considerada como la equivalencia entre dos expresiones para la energía en reposo de la partícula, si se considera la velocidad angular de giro de partículas en su marco en reposo. La invariancia del intervalo relativista espacio- tiempo para tal movimiento de espín (isotropía espacial) conduce al impulso de espín para todas las partículas sin estructura, independientemente de sus valores de masa. La inercia es una propiedad intrínseca debido al movimiento de spin de las partículas. Los signos de los valores de masa que se producen en las soluciones de la ecuación de Dirac podrían estar relacionados con la orientación del espín, según lo sugerido por la relación fundamental . Además se refiere al electrón, y más concretamente con dos de los principales propiedades: su función de onda compleja, y su giro intrínseco. En su interpretación estándar, no hay una clara imagen del espacio real de lo que es oscilante en la onda, o lo que está girando en el espín. De hecho, es la creencia generalizada de que ningún modelo sencillo puede dar cuenta de la rotación de espín de los electrones. Por el contrario, en el presente trabajo se muestra que un crudo modelo mecánico de rotación de vórtices coherentes explica cuantitativamente no sólo el espín, sino también la propia función de onda. Las consecuencias de esto son examinadas en este trabajo.
RESUMENLa relación cuántica m c 0 2 0 puede ser considerada como la equivalencia entre dos expresiones para la energía en reposo de la partícula, si 0 se considera la velocidad angular de giro de partículas en su marco en reposo.La invariancia del intervalo relativista espacio-tiempo ds c dt dr 2 2 2 2 para tal movimiento de espín (isotropía espacial) conduce al impulso de espín S z / 2 para todas las partículas sin estructura, independientemente de sus valores de masa.La inercia es una propiedad intrínseca debido al movimiento de spin de las partículas.Los signos de los valores de masa que se producen en las soluciones de la ecuación de Dirac podrían estar relacionados con la orientación del espín, según lo sugerido por la relación fundamental m c 0 2 0 .Además se refiere al electrón, y más concretamente con dos de las principales propiedades: su función de onda compleja, y su giro intrínseco.En su interpretación estándar no hay una clara imagen del espacio real de lo que es oscilante en la onda, o lo que está girando en el espín.De hecho, es la creencia generalizada de que ningún modelo sencillo puede dar cuenta de la rotación de espín de los electrones.Por el contrario, en el presente trabajo se muestra que un crudo modelo mecánico de rotación de vórtices coherentes explica cuantitativamente no sólo el espín, sino también la propia función de onda.Las consecuencias de esto son examinadas en este trabajo.
En la mecánica cuántica, el estado físico de un electrón es descrito por una función de onda. Según la interpretación de probabilidad estándar, la función de onda de un electrón es amplitud de probabilidad, y su modulo cuadrado da la densidad de probabilidad de encontrar el electrón en una cierta posición en el espacio. En este artículo, se muestra que esta suposición central de la mecánica cuántica puede tener una extensión ontológica. Se argumenta que las partículas microscópicas como los electrones son realmente partículas, pero su movimiento no es continuo, sino discontinuo y aleatorio. Desde esta perspectiva, el modulo cuadrado de la función de onda no sólo da la densidad de probabilidad de que las partículas se encuentren en ciertos lugares, sino que también da la densidad de probabilidad de que las partículas estén allí. En otras palabras, la función de onda en la mecánica cuántica se puede considerar como una representación del estado de movimiento discontinuo aleatorio de las partículas, y en un nivel más profundo, puede representar la propiedad disposicional de las partículas que determina su movimiento discontinuo aleatorio.
presentación eDitorial editorial Con nuestro acostumbrado saludo para todos los lectores, es muy grato presentar el fascículo 22 de la revista Discusiones Filosóficas.Para esta entrega hemos seleccionado doce artículos de investigación en áreas que van desde la filosofía de la ciencia, pasando por la epistemología, la filosofía política y la filosofía antigua hasta la literatura considerada filosóficamente.La revista se abre con un trabajo del físico y filósofo chino Shan Gao que lleva como título "Interpretación de la función de onda.¿Qué son los electrones?y ¿cómo se mueven?En este artículo, Gao se ocupa del problema de la descripción del estado físico de un electrón por medio de una función de onda.Como se sabe, en la interpretación estándar de la mecánica cuántica, la función de onda de un electrón es amplitud de probabilidad, y su módulo cuadrado da la densidad de probabilidad de encontrar el electrón en una cierta posición en el espacio.El autor muestra que esta suposición de la mecánica cuántica puede tener implicaciones ontológicas.Gao sostiene que las partículas microscópicas como los electrones son objetos reales, pero que su movimiento no es continuo, sino discontinuo y aleatorio.Así las cosas, el módulo cuadrado de la función de onda no sólo da la densidad de probabilidad de que las partículas se encuentren en ciertos lugares, sino que también da la densidad de probabilidad de que las partículas estén allí.Según el planteamiento de Gao, la función de onda en la mecánica cuántica se puede considerar como una representación del estado de movimiento discontinuo aleatorio de las partículas, y en un nivel más profundo, puede representar la propiedad disposicional de las partículas que determina su movimiento discontinuo aleatorio.A continuación hemos incluido el artículo "Lo natural vs. las ciencias humanas: mito, metodología y ontología", del investigador de la Universidad de Lund Rögnvaldur D. Ingthorsson.El autor retoma la discusión sobre la naturaleza de los métodos que se deben usar en la investigación en las ciencias humanas (i.e.las humanidades, las ciencias sociales y las de la conducta) y nos recuerda que en éstas no se debe imitar la metodología de las ciencias naturales.Si bien se acepta que las ciencias humanas estudian fenómenos significativos cuya naturaleza es decididamente diferente de los fenómenos meramente físicos (típicos en las ciencias naturales) y que, por tanto, en las ciencias humanas se requieren métodos diferentes.Ingthorsson hace énfasis en ciertas diferencias
Despite the success of the Dirac equation, the incorporation of the special theory of relativity into quantum mechanics predicts some paradoxes, like that the spin prediction from Dirac equation can be only identified with non- relativistic approximations (Pauli and Foldy-Wouthysen), as well as the spin predication is a relativistic quantum phenomena because the spin prediction is a necessary requirement of the relativistic quantum mechanics only. In this paper we show that the derivation of the spin and its magnetic moment can be done with a pure classical treatment. Since we start from the classical physical laws and the classical relativity principle to get the linear Schrödinger equation as a result the derivation of the spin and its magnetic moment can be done with a pure classical treatment. This approach result a Schrödinger equation, in which we show that the spin of the electron is a non relativistic quantum phenomenon too.
According to the prevailing belief, the spin of the electron or of some other particle is a mysterious internal angular momentum for which no concrete physical picture is available, and for which there is no classical analog. However, on the basis of an old calculation by Belinfante [Physica 6, 887 (1939)], it can be shown that the spin may be regarded as an angular momentum generated by a circulating flow of energy in the wave field of the electron. Likewise, the magnetic moment may be regarded as generated by a circulating flow of charge in the wave field. This provides an intuitively appealing picture and establishes that neither the spin nor the magnetic moment are ‘‘internal’’—they are not associated with the internal structure of the electron, but rather with the structure of its wave field. Furthermore, a comparison between calculations of angular momentum in the Dirac and electromagnetic fields shows that the spin of the electron is entirely analogous to the angular momentum carried by a classical circularly polarized wave.