G-faktor

g -Faktor - en faktor som relaterar det gyromagnetiska förhållandet för partikeln med det klassiska värdet av det gyromagnetiska förhållandet:

\gamma =g\gamma _{0},

där det klassiska värdet finns

\gamma _{0}=q/{2mc},

q är partikelns laddning, m är dess massa, c är ljusets hastighet i vakuum .

För en klassisk partikel är g- faktorn 1, för fria kvantpartiklar med spin ½ är detta värde 2, enligt Dirac-ekvationen . För verkliga partiklar kan det experimentellt bestämda värdet av g- faktorn skilja sig från både 1 och 2, och är en av partikelns egenskaper.

Ibland bestäms g -faktorn med hänsyn till tecknet enligt likheten

{\boldsymbol {\mu }}_{S}={\frac {g|q|}{2mc}}{\boldsymbol {S}},

där μ S är det magnetiska momentet för partikeln associerad med dess spin S .

g- faktorn för elektronen

Diracs ekvation , som beskriver kvantelektronen , ger g - faktorn värdet −2. Men experimentella studier utförda 1947 av Polycarp Kush och Foley visade att g- faktorn för en elektron skiljer sig från två. Förklaringen till detta gavs av Julian Schwinger inom ramen för kvantelektrodynamiken . Skillnaden beror på interaktionen mellan elektronen och virtuella fotoner . Det teoretiska värdet av den relativa avvikelsen för elektronens g -faktor från två är

a={\frac {{\bigl |}|g|-2{\bigr |}}{2}}={\frac {1}{2}}{\frac {\alpha }{\pi }}-0{,}328479\left({\frac {\alpha }{\pi }}\right)^{2}+1{,}29\left({\frac {\alpha }{\pi } }\right)^{3}+\ldots ,

där α är finstrukturkonstanten . Detta värde överensstämmer med experimentvärdet inom 10 −6 .

1955 fick Polycarp Kush Nobelpriset i fysik för att han noggrant mätte det magnetiska momentet hos en elektron, och därav g- faktorn.

g -Faktorer för andra partiklar

G -faktorn för en annan lepton , myonen , är nästan densamma som g -faktorn för en elektron, eftersom den också beror på den elektromagnetiska interaktionen . G -faktorerna för hadroner skiljer sig väsentligt från de teoretiska värdena, eftersom virtuella partiklar som bär den starka interaktionen deltar i deras bildning .

g-faktorer för olika partiklar (med förbehåll för tecken)

Värdena anges på NISTs webbplats [8] (värdena för triton, deuteron och helion anges i kärnmagnetoner [9] , det vill säga de skiljer sig från definitionen i början av artikeln)

Partikel	g -faktor ( fel )
Elektron $g_{{\mathrm {e}}}$	−2,00231930436153(53) [1]
Muon $g_{{\mu }}$	−2,0023318418(13) [2]
Neutron $g_{{\mathrm {n}}}$	−3,8260854(90) [3]
Proton $g_{{\mathrm {p}}}$	+5,585694713(46) [4]
Triton $g_{{\mathrm {t}}}$	+5,957924896(76) [5]
deuteron $g_{{\mathrm {d}}}$	+0,8574382308(72) [6]
Helion $g_{{\mathrm {h}}}$	−4,255250613(50) [7]

Källor

Frauenfelder G., Henley E. Subatomär fysik. — M.: Mir, 1979.

Anteckningar

↑ NIST: elecron g factor Arkiverad 6 september 2010 på Wayback Machine .
↑ NIST: muon g factor Arkiverad 10 september 2012 på Wayback Machine
↑ NIST: neutron g factor Arkiverad 7 augusti 2013 på Wayback Machine .
↑ NIST: proton g-faktor Arkiverad 7 augusti 2013 på Wayback Machine
↑ NIST: triton g factor Arkiverad 14 september 2012 på Wayback Machine
↑ NIST: deuteron g factor Arkiverad 22 januari 2015 på Wayback Machine
↑ NIST: helion g-faktor Arkiverad 22 januari 2015 på Wayback Machine
↑ NIST-sida . Hämtad 3 maj 2012. Arkiverad från originalet 3 mars 2016. (obestämd)
↑ Peter J. Mohr, David B. Newell, Barry N. Taylor. CODATA Rekommenderade värden för de grundläggande fysiska konstanterna: 2014 // arXiv:1507.07956 [fysik]. — 2015-07-21. Arkiverad från originalet den 2 juli 2016.