Il calcolo effettuato da Schrödinger dell’energia degli orbitali dell’idrogeno costituì una pietra miliare nell’elaborazione della moderna teoria atomica; tuttavia le righe spettrali non presentavano esattamente la frequenza da lui prevista. Nel 1925 (prima del lavoro di Schrödinger ma dopo lo sviluppo del primo modello atomico di Bohr), due fisici americani di origine olandese, Samuel Goudsmit e George Uhlenbeck, proposero la spiegazione delle leggere differenze osservate. Essi suggerirono l’idea che un elettrone si comporti per alcuni versi come una sfera in rotazione, qualche cosa di simile a un pianeta che ruoti intorno al proprio asse. Tale proprietà costituisce il cosiddetto spin.

Secondo  la meccanica quantistica l’elettrone ha accesso a due stati di spin, rappresentati con le frecce ↑ e ↓ o con le lettere greche α e β. Possiamo immaginare che l’elettrone sia in grado di ruotare in senso antiorario a una certa velocità (stato ↑) o in senso orario esattamente alla stessa velocità (stato ↓). I due stati di spin sono contraddistinti da un quarto numero quantico, il numero quantico magnetico di spin, m_s , che può assumere due soli valori: \( + \frac{1}{2}\) denota un elettrone ↑ e \( - \frac{1}{2}\) denota l’altro elettrone ↓ (figura 1.32). La Scheda 1.1 descrive l’esperimento che ha confermato queste proprietà dello spin elettronico.

Concetto chiave

L’elettrone possiede la proprietà dello spin; essa è descritta dal numero quantico m_s , che può assumere un solo valore tra due (\( + \frac{1}{2}\) o \( - \frac{1}{2}\)).