1924年，瑞士籍奧地利科學(xué)家泡利（Wolfgang E.Pauli，1900-1958）（右圖）在研究中發(fā)現(xiàn)了不相容原理：每一個(gè)原子中，絕不能存在兩個(gè)或多個(gè)等價(jià)的電子，即在一種狀態(tài)下不存在所有量子數(shù)都相同的電子。運(yùn)用這一原理，解決了光譜規(guī)律中的許多難題，理解了原子中電子殼層的形成，以及當(dāng)元素按原子序數(shù)遞增排列時(shí)所觀察到的周期律。 

　　1925年，美籍荷蘭科學(xué)家古德斯密特（Samuel Abraham Goudsmit，1902-1978）（左圖左）和烏倫貝克（George Eugene Uhlenbeck，1900-1988）（左圖右）提出了電子“自旋”的假設(shè)，給泡利的新量子數(shù)提供了物理圖象。 　

　　1927年，泡利引用有名的二分量波函數(shù)和泡利矩陣，把自旋概念納入非相對(duì)論量子力學(xué)的表述之中。

　　1928年，英國(guó)科學(xué)家狄拉克（Paul Adrie Maurice Dirac，1902-1984）（右圖）提出一個(gè)理論，在數(shù)學(xué)上解釋了為何電子具有1／2的自旋，也即為什么將其轉(zhuǎn)一整圈不能、而轉(zhuǎn)兩整圈才能使它顯得和原先一樣。

　　1940年，泡利又證明了引入自旋概念是出于量子場(chǎng)論的需要。自旋成了所有粒子的基本參量，不但電子存在自旋，中子、質(zhì)子、光子等所有微觀粒子都存在自旋，只不過(guò)取值不同。自旋和靜質(zhì)量、電荷等物理量一樣，也是描述微觀粒子固有屬性的物理量。

　　自旋為0的粒子像一個(gè)圓點(diǎn)：從任何方向看都一樣。而自旋為1的粒子像一個(gè)箭頭：從不同方向看是不同的。只有當(dāng)它轉(zhuǎn)過(guò)360°時(shí)，這粒子才顯得是一樣。自旋為2的粒子像個(gè)雙頭的箭頭，只要轉(zhuǎn)過(guò)180°，看起來(lái)就一樣了。類似地，更高自旋的粒子在旋轉(zhuǎn)了整圈的更小的部分后，看起來(lái)就一樣。有些粒子轉(zhuǎn)過(guò)一圈后，仍然顯得不同，必須使其轉(zhuǎn)720°，這樣的粒子具有1／2的自旋。