Spinn ja impulsimoment kvantmehaanikas

Elektronidel on impulsimoment, millel ei ole midagi pistmist millegi ümber tiirlemisega. See on sisemine — sama püsiv elektroni omadus nagu tema laeng või mass — ja seda nimetatakse spinniks. Nimi kutsub esile pildi pöörlevast väikesest kuulist ja see pilt kukub kohe läbi: elektronil ei ole mõõdetavat suurust, mis saaks pöörelda, ja vaadeldava impulsimomendi taastootmiseks klassikalise keraga peaks selle pind liikuma valgusest kiiremini. Spinn on omaette nähtus, millel puudub klassikaline vaste.

Kummaliseks teeb selle asjaolu, et see on kvanditud pooltäisarvulistes ühikutes ja elektroni puhul on sellel ainult kaks võimalikku mõõtmistulemust. Vali ükskõik milline telg, mõõda spinn selle suhtes ja saad +ħ/2 või −ħ/2 — mitte kunagi midagi vahepealset ega väärtust, mis sõltuks sellest, kuidas elektron ette valmistati. Stern-Gerlachi katse näitab seda otse: mitteühtlasest magnetväljast läbi saadetud hõbeaatomite kiir jaguneb täpselt kaheks kiireks, samal ajal kui klassikaline magnetmoment oleks laiali määrdunud pidevaks ribaks.

Spinn on see, mis viib aatomiehituse kirjelduse lõpule. See annab neljanda kvantarvu n-i, l-i ja m-i kõrvale ning Pauli keeluprintsiip ütleb, et kahel aatomis oleval elektronil ei tohi kõik neli kokku langeda. See ei keela orbitaali jagamist — see keelab kvantoleku jagamist. Nii mahub igale orbitaalile täpselt kaks elektroni, kummagi spinniga üks, ja mitte rohkem. Täida orbitaalid selle reegli järgi ja sellest tulenevad perioodilisustabeli ridade pikkused, väärisgaaside keemia ja põhjus, miks aine üldse ruumi võtab.