Спин (от англ. spin – вращаться), собственный момент количества движения (момент импульса) $\boldsymbol S$ элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют также собственный момент количества движения атомного ядра или атома; в этом случае спин определяется как векторная сумма спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы.

Спин – вектор, его длина выражается в единицах постоянной Планка $\hbar$ и равна $s\hbar$, где $s$ – характерное для каждого сорта частиц целое (в том числе нулевое) или полуцелое положительное число – спиновое квантовое число, которое обычно называют просто спином и говорят о целом или полуцелом спине частицы. Полуцелым спином обладают, например, электроны, протоны, нейтрино и их античастицы. Спин $π$- и $K$-мезонов равен 0, спин фотона равен 1.

Проекция спина на любое фиксированное направление в пространстве может принимать значения $–s$, $–s+1$, $...$, $s$. Т. о., частица со спином $s$ может находиться в $2s+1$ спиновых состояниях (при $s=1/2$ – в двух состояниях), что эквивалентно наличию у неё дополнительной внутренней степени свободы. Квадрат вектора спина, согласно квантовой механике, равен $\hbar s(s+1)$. Спин частицы, обладающей ненулевой массой покоя, связан со спиновым магнитным моментом $μ=γs\hbar$, где $γ$ – магнитомеханическое (гиромагнитное) отношение.

Понятие «спин» введено в физику в 1925 г. Дж. Уленбеком и С. Гаудсмитом, предположившими (на основе анализа спектроскопических данных), что электрон можно рассматривать как «вращающийся волчок» с собственным механическим моментом $1/2$ и собственным (спиновым) магнитным моментом, равным магнетону Бора $μ_Б=\hbar e/(2mc)$ ($e$ и $m$ – электрический заряд и масса электрона, $c$ – скорость света).

Учитывая спин электрона, В. Паули сформулировал принцип запрета, утверждающий, что в произвольной физической системе не может быть двух электронов, находящихся в одном и том же квантовом состоянии (принцип Паули). Наличие у электрона спина, равного ¹/₂, объяснило тонкую структуру спектров, особенности расщепления спектральных линий в магнитных полях (эффект Зеемана), порядок заполнения электронных оболочек в многоэлектронных атомах (а следовательно, и закономерности периодической системы химических элементов), ферромагнетизм и другие явления.

Существование у протона спина $s=1/2$ было постулировано на основе опытных данных. Экспериментальная проверка этой гипотезы привела к открытию сверхтонкой структуры уровней энергии. Спин частиц однозначно связан с характером статистики, которой они подчиняются. Все частицы с целым спином подчиняются статистике Бозе – Эйнштейна (бозоны), с полуцелым спином – статистике Ферми – Дирака (фермионы). Для фермионов (например, электронов) справедлив принцип Паули, для бозонов он не имеет силы.

Величина спина определяет трансформационные свойства полей, описывающих эти частицы. При преобразованиях Лоренца поле, соответствующее частице с $s=0$, преобразуется как скаляр (или псевдоскаляр); поле, описывающее частицу с $s=1/2$, – как спинор, с $s=1$ – как вектор (или псевдовектор).