Una semplice trattazione di quello che realmente significa lo spin quantistico. Sicuramente non ha niente a che vedere con il classico momento angolare, ma ne ha tutte le caratteristiche e le proprietà.

Riferiamoci all'elettrone, la particella-non particella più attiva in Natura assieme al fotone. Permettetemi di considerarla come una vera particella, almeno per introdurre la problematica. Assumiamo che abbia anche una forma sferica, assimilandola ad una pallina di metallo.

Essa ha due caratteristiche intrinseche: massa e forma. Esse esistono in qualsiasi stato essa si trovi. Tuttavia, se si mette in moto rettilineo uniforme, acquista una caratteristica fondamentale: la quantità di moto. Se, invece, si mette a ruotare di moto circolare uniforme, acquista momento angolare, ossia il momento della quantità di moto. Bene, questo momento angolare NON ha niente a che vedere con lo "spin" dell'elettrone! Qualcosa di più simile lo potremmo trovare facendo ruotare la particella attorno al proprio asse. Appare, però, un altro problema insormontabile: le dimensioni. Anche se ipotizziamo l'elettrone come una sferetta, le sue dimensioni sono talmente piccole che la rotazione delle parti esterne dovrebbero superare di gran lunga la velocità della luce. E perché mai?

Consideriamo, allora, la storia dello spin e dell'elettrone... Esso, che sia o non sia una vera particella, possiede sicuramente una carica. Se mettiamo in moto la particella, la facciamo ruotare velocemente intorno al proprio asse e la "spariamo" attraverso un campo magnetico, ecco che la particella viene deviata dalla linea retta. Se poniamo uno schermo dopo il magnete, le palline cariche rotanti si distribuiscono come in Fig. 1.

Il fatto di allontanarsi più o meno dalla posizione centrale dipende dal momento angolare e dal suo segno: se la rotazione avviene in un senso le palline vanno verso l'alto, se la rotazione si inverte vanno verso il basso. La linea è continua dato che il momento angolare può avere valori intermedi.

Se al posto delle palline, mettiamo degli elettroni, cosa succede? Esattamente la stessa cosa, il che implica che gli elettroni devono possedere un qualcosa che sia paragonabile alla rotazione. Chiamiamolo allora "spin", ben sapendo, però, che non può essere una vera rotazione, altrimenti daremmo un calcio alla relatività ristretta che implica che niente può superare la velocità della luce. Infatti, affinché una particella possa risentire del campo magnetico, la sua rotazione deve acquisire un certo valore. Ma, nel caso dell'elettrone e delle sue dimensioni, la rotazione sufficiente comporterebbe il superamento della velocità della luce. No, l'elettrone non può ruotare, ma si comporta proprio come se ruotasse.

In altre parole, lo "spin" di un elettrone (ma non solo per lui, ma anche per le altre "particelle" quantistiche) è una caratteristica intrinseca, proprio come la massa e la forma per gli oggetti macroscopici. Inoltre, l'elettrone non è una particella, ma una eccitazione di un campo e, quindi, parlare di forma non ha significato. La massa, invece, esiste, ma sotto forma di energia.

Teniamo, infine, presente che tutto è quantizzato nel mondo del microcosmo. Ne segue che tale deve essere anche lo "spin". Infatti, la distribuzione degli elettroni sullo schermo NON è un segmento continuo, ma è formata da due "mucchietti" ben separati (Fig. 2): uno è riservato agli spin positivi e l'altro agli spin negativi.

Essi possono assumere, però, soli valori uguali e contrari (in particolare 1/2 e - 1/2). Ci sarebbe ancora da dire molte altre cose a riguardo, partendo da Dirac e passando dal solito principio di Heisenberg. Per ora fermiamoci qui, ma penso che ormai ci si renda conto che le assurdità della meccanica quantistica assumono, alla fine (con tutte le carenze che ha ancora la fisica), una trama che si ripete sotto vari aspetti. La capiremo mai completamente?

E' doveroso ricordare che l'esperimento del magnete è stato eseguito nel 1922 da Stern e Gerlach