粒子自旋的发现过程

1925年，两位年轻物理学家乌伦贝克和古兹米特提出电子具有自旋特性。这一想法源于原子光谱的精细结构研究，他们发现电子需要额外量子数才能解释实验数据。自旋概念最初遭到泡利等权威反对，但后续实验如斯特恩-格拉赫实验证实了电子自旋的存在。自旋值为1/2，使电子成为费米子，遵循泡利不相容原理。这一发现彻底改变了量子力学发展，成为理解物质基本性质的关键。

自旋现象后来扩展到所有基本粒子。质子和中子虽由夸克组成，却表现出整体自旋1/2。光子作为玻色子具有自旋1，决定其偏振特性。1960年代，盖尔曼和茨威格提出夸克模型，赋予夸克自旋1/2属性。现代粒子物理标准模型中，自旋成为基本粒子的固有属性，直接影响粒子间的相互作用方式。自旋-统计定理表明，半整数自旋粒子遵循费米-狄拉克分布，整数自旋粒子则遵循玻色-爱因斯坦分布。