SPIN DU PROTON

3.  Le spin du proton

La rotation d'un solide quelconque sur lui-même, une toupie ou une planète par exemple, se mesure par son moment angulaire (produit de sa masse, de son rayon et de sa vitesse angulaire dans le cas simple d'un cylindre ou d'une sphère). La théorie quantique a montré que toute particule possède un moment angulaire intrinsèque (appelé spin, du verbe anglais signifiant tourner) qui ne peut prendre que les valeurs discrètes 0, h/4π, h/2π, 3h/4π..., où h est la constante de Planck (cette constante relie l'énergie E d'une onde à sa fréquence ν par la formule E = hν). Même s'il est difficile de se représenter une particule sans taille tournant sur elle-même, les nombreux effets observables expérimentalement ont montré qu'un électron, un quark, un proton ou un neutron ont tous des spins égaux à h/4π, le photon et le gluon ayant des spins deux fois supérieurs. Chacune de ces particules peut, de plus, être dans deux états distincts de spin, qu'on note souvent droite et gauche en faisant allusion au sens de rotation des tire-bouchons pour droitiers ou gauchers.

Le spin caractérise donc, avec la masse, les propriétés externes des particules. Le spin du proton et celui de l'électron sont à la base des propriétés magnétiques de la matière ; toute charge électrique en rotation se comporte en effet comme un petit aimant.