Русская Википедия:G-Фактор
Шаблон:Заголовок со строчной буквы g-Фа́ктор — множитель, связывающий гиромагнитное отношение частицы с классическим значением гиромагнитного отношения:
- <math> \gamma = g \gamma_0,</math>
где классическое значение равно
- <math>\gamma_0=q/{2mc},</math>
q — заряд частицы, m — её масса, c — скорость света в вакууме.
Для классической частицы g-фактор равен 1, для свободных квантовых частиц со спином ½ эта величина равна 2, согласно уравнению Дирака. Для реальных частиц экспериментально определённое значение g-фактора может отличаться как от 1, так и от 2, и является одной из характеристик частицы.
Иногда g-фактор определяют с учётом знака согласно равенству
- <math> \boldsymbol{\mu}_S = \frac{g |q|}{2mc}\boldsymbol{S},</math>
где μS — магнитный момент частицы, связанный с её спином S.
g-Фактор электрона
Уравнение Дирака, описывающее квантовый электрон, даёт для g-фактора значение −2. Однако экспериментальные исследования, которые провели в 1947 году Поликарп Куш и Фоли, показали, что g-фактор электрона отличается от двойки. Объяснение этому дал Джулиан Швингер в рамках квантовой электродинамики. Отличие обусловлено взаимодействием электрона с виртуальными фотонами. Теоретическое значение относительного отклонения g-фактора электрона от двойки равно
- <math> 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,</math>
где Шаблон:Math — постоянная тонкой структуры. Это значение согласуется с экспериментальным с точностью до 10−6.
В 1955 году Поликарп Куш получил Нобелевскую премию по физике за точное измерение магнитного момента электрона, а следовательно, и g-фактора.
g-Факторы других частиц
g-Фактор другого лептона, мюона, почти не отличается от g-фактора электрона, поскольку также обусловлен электромагнитным взаимодействием. g-факторы адронов значительно отличаются от теоретических значений, поскольку в их формировании принимают участие виртуальные частицы, переносящие сильное взаимодействие.
g-Факторы разных частиц (с учётом знака)
Частица | g-фактор (погрешность) |
---|---|
Электрон <math>g_\mathrm{e}</math> | −2,00231930436153(53)[1] |
Мюон <math>g_{\mu}</math> | −2,0023318418(13)[2] |
Нейтрон <math>g_\mathrm{n}</math> | −3,8260854(90)[3] |
Протон <math>g_\mathrm{p}</math> | +5,585694713(46)[4] |
Тритон <math>g_\mathrm{t}</math> | +5,957924896(76)[5] |
Дейтрон <math>g_\mathrm{d}</math> | +0,8574382308(72)[6] |
Гелион <math>g_\mathrm{h}</math> | −4,255250613(50)[7] |
Источники
- Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — М.: Мир, 1979.
Примечания
- ↑ NIST: elecron g factor Шаблон:Wayback.
- ↑ NIST: muon g factor Шаблон:Wayback
- ↑ NIST: neutron g factor Шаблон:Wayback.
- ↑ NIST: proton g factor Шаблон:Wayback
- ↑ NIST: triton g factor Шаблон:Wayback
- ↑ NIST: deuteron g factor Шаблон:Wayback
- ↑ NIST: helion g factor Шаблон:Wayback
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья