F.La Teana, La nascita dello spin, pp.154, 2005.
Quaderni di fisica teorica 6.10
ISBN 88-7088-506-2 € 14

Fatta qualche rara eccezione, che comunque mantiene un'impostazione più attenta alla prospettiva fisico-matematica che storica, non esiste in Italia una descrizione della nascita dello spin. Vi sono in commercio resoconti anche molto ricchi all'interno dei libri classici di storia della meccanica quantistica, ma al lettore viene sempre lasciato il compito, talvolta molto difficoltoso, di estrapolare da un contesto più ampio lo sviluppo di questo importante concetto. La presente pubblicazione si prefigge lo scopo di colmare la lacuna, presentando gli avvenimenti che hanno portato all'elaborazione dell'idea di spin dal 1900 al 1928.
Sono stati individuati due filoni di ricerca.
II primo ha origine all'incirca all'inizio del '900 ed è collegato alla spiegazione del magnetismo nella materia. Per molti ricercatori il moto delle cariche elementari (elettroni) nella materia era ritenuto responsabile del magnetismo naturale. Nacquero così vari modelli di elettroni magnetici che culminarono con l'ipotesi di Compton del 1920 di un elettrone rotante su se stesso. Nel volume presentiamo la traduzione dell'articolo di Compton in cui venne avanzata questa ipotesi. L'idea passò quasi inosservata nella comunità scientifica e lo stesso Compton la abbandonò nel giro di pochi mesi.
Il secondo filone è rappresentato dallo studio dell'effetto Zeeman, cioè della suddivisione delle righe spettrali in un numero maggiore di linee, quando la sostanza emittente (o assorbente) viene immersa in un campo magnetico. Dopo una prima sommaria spiegazione classica di Voigt, fornita tra il 1907 e il 1913, il modello atomico di Bohr costrinse i fisici a fare i conti con i valori discreti dell'energia e con i numeri quantici. Nacque così, tra il 1920 e il 1925 la zoologia (termine coniato da Heisenberg) dei numeri quantici. I calcoli tornarono solo nel 1925 quando Uhlenbeck e Goudsmit riproposero l’ipotesi dell’elettrone rotante nell’articolo presentato in questo volume. Dal punto di vista teorico bisognò aspettare la nascita della meccanica quantistica e la formulazione dell’equazione quantistico-relativistica di Dirac del 1928, perchè lo spin scaturisse in maniera naturale dalla teoria senza alcuna ipotesi aggiuntiva.