在量子力學中,自旋(英語:Spin)是粒子所具有的內(nèi)稟性質(zhì),其運算規(guī)則類似于經(jīng)典力學的角動量,并因此產(chǎn)生一個磁場。雖然有時會與經(jīng)典力學中的自轉(zhuǎn)(例如行星公轉(zhuǎn)時同時進行的自轉(zhuǎn))相類比,但實際上本質(zhì)是迥異的。經(jīng)典概念中的自轉(zhuǎn),是物體對于其質(zhì)心的旋轉(zhuǎn),比如地球每日的自轉(zhuǎn)是順著一個通過地心的極軸所作的轉(zhuǎn)動。
首先對基本粒子提出自轉(zhuǎn)與相應角動量概念的是1925年由拉爾夫·克羅尼希、喬治·烏倫貝克與山繆·古德斯密特三人所開創(chuàng)。他們在處理電子的磁場理論時,把電子想象為一個帶電的球體,自轉(zhuǎn)因而產(chǎn)生磁場。后來在量子力學中,透過理論以及實驗驗證發(fā)現(xiàn)基本粒子可視為是不可分割的點粒子,所以物體自轉(zhuǎn)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(nèi)稟性質(zhì),為粒子與生俱來帶有的一種角動量,并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(tǒng)格外重要,諸如單一原子、質(zhì)子、電子甚至是光子,都帶有正半奇數(shù)(1/2、3/2等等)或含零正整數(shù)(0、1、2)的自旋;半整數(shù)自旋的粒子被稱為費米子(如電子),整數(shù)的則稱為玻色子(如光子)。復合粒子也帶有自旋,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(zhì)子的自旋可以從夸克自旋得到。