在量子力學中,自旋是與粒子所具有的內稟角動量,雖然有時會與古典力學中的自轉相類比,但實際上本質是迥異的。古典意義中的自轉,是物體對於其質心的旋轉,比如地球每日的自轉是順著一個通過地心的極軸所作的轉動。
![原子內部組成的粒子-結構模型圖](/img/1/074/nBnauM3X2EzM3cDNycjM5kTM0MTM2MDO0YTMxADMwAzMxAzL3IzL0YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
首先對基本粒子提出自轉與相應角動量概念的是1925年由RalphKronig、GeorgeUhlenbeck與SamuelGoudsmit三人所為。然而爾後在量子力學中,透過理論以及實驗驗證發現基本粒子可視為是不可分割的點粒子,是故物體自轉無法直接套用到自旋角動量上來,因此僅能將自旋視為一種內在性質,為粒子與生俱來帶有的一種角動量,並且其量值是量子化的,無法被改變(但自旋角動量的指向可以透過操作來改變)。
自旋對原子尺度的系統格外重要,諸如單一原子、質子、電子甚至是光子,都帶有正半奇數(1/2、3/2等等)或含零正整數(0、1、2)的自旋;半整數自旋的粒子被稱為費米子(如電子),整數的則稱為玻色子(如光子)。複合粒子也帶有自旋,其由組成粒子(可能是基本粒子)之自旋透過加法所得;例如質子的自旋可以從夸克自旋得到。
![光子-內部結構模型圖](/img/d/63d/nBnauM3XxgTM1czN5YjN4AjM0MTM2MDO0YTMxADMwAzMxAzL2YzLwQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![電子-內部結構模型圖](/img/a/4e2/nBnauM3X4YzM1MzNwcTO1QTM0MTM2MDO0YTMxADMwAzMxAzL3kzL3QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)