Rappelons que le spin est une propriété quantique fondamentale. Elle traduit le fait que toute particule qui tourne autour d’un point central possède un moment angulaire orbital L. De plus, toute particule a aussi la possibilité de tourner sur elle-même. Ce deuxième type de mouvement de rotation lui confère un moment angulaire intrinsèque appelé « spin », noté S.

En théorie quantique les deux types de moment angulaire sont quantifiés. Ainsi, pour le moment angulaire orbital L, seuls des multiples entiers de la constante de Planck ℏ sont autorisés. Le spin est pour sa part autorisé à prendre des valeurs entières ou demi-entières. Les particules qui ont un spin demi-entier S = (n+½)·ℏ (n = 0, 1, 2, …), sont de type « matière ». C’est le cas des électrons ou des protons, tels que n = 0. Ce type de particule de matière est aussi appelé « fermion ». Par nature, les fermions obéissent au principe d’exclusion de Pauli. Autrement dit, deux fermions ne sont pas autorisés avoir le même jeu de nombres quantiques. D’où le caractère impénétrable de toute matière.

Lorsque le spin est entier, S = n·ℏ (n = 0, 1, 2, …) la particule se comporte comme de la « lumière ». C’est le cas des photons (n = 1) qui sont les particules associées aux rayonnements de nature électromagnétique. Ce type de particule de lumière est aussi appelé « boson ». Par nature, les bosons ne sont pas soumis au principe d’exclusion de Pauli. Au contraire, ils peuvent s’empiler dans le même état quantique. Cela donne alors naissance aux lasers et aux condensats de Bose-Einstein (BEC).