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有些粒子有一種稱為自旋的性質。自旋可以設想成繞著一個軸自轉的小陀螺。量子力學告訴我們,粒子並沒有任何很好定義的軸。粒子的自旋真正告訴我們的是, 從不同的方向看粒子是什麼樣子的。一個自旋為0的粒子像一個圓點: 從任何方向看都一樣。而自旋為1的粒子像一個箭頭:從不同方向看是不同的 。只有把當它轉過完全的一圈(360°)時,這粒子才顯得是一樣。 自旋為2的粒子像個雙頭的箭頭:只要轉過半圈(180°) ,看起來便是一樣的了。類似地,更高自旋的粒子在旋轉了整圈的更小的部分后,看起來便是一樣的。像這些自旋為整數的粒子被稱為玻色子(如:光子、介子、膠子等)。而有些粒子轉過一圈后,仍然顯得不同,你必須使其轉兩整圈!這樣的粒子具有1/2的自旋,還有些粒子需要轉過1/2個奇數圈后才顯得是一樣的,這些粒子叫做費米子(如:電子、質子、中子等)。
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