スピンの向きで決まるエネルギーの変動

質問

「磁場をかけると、スピンと磁場の相互作用の効果で、上向きスピンを持った電子のエネルギーは下がり、下向きスピン電子のエネルギーは上昇します。そのために、それぞれの電子のバンドがエネルギーに対しシフトします。」
とあるのですが、なぜ上向きはエネルギーがさがりまた逆向きはあがるのかがよくわかりません・・・。よろしくお願いします。

回答No.1

rangeru

磁場のポテンシャルエネルギーUは磁気モーメントベクトルmと磁場ベクトルBを用いて、
　　U＝－ｍ・B
と書きます。ここで磁気モーメントベクトルmの向きが上向きと下向きの2つだけのとき、磁場の向きを上向きとすると
　　U＝－ｍB　　（磁気モーメントベクトルが上向き）（上向きスピン）
　　U＝ｍB　　　（磁気モーメントベクトルが下向き）（下向きスピン）
と書きます。したがって、磁場をかけるとエネルギーがあがったり下がったりします。

お礼

なるほど、係数として「－1」があるのですか。
ありがとうございました。