g-фактор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

g-Фа́ктор — множитель, связывающий гиромагнитное отношение частицы с классическим значением гиромагнитного отношения:

 \gamma = g \gamma_0.

Для классической частицы g-фактор равен 1, для свободных квантовых частиц с отличным от нуля спином эта величина равно 2. Для реальных частиц экспериментально определённое значение g-фактора может отличаться как от 1, так и от 2, и является одной из характеристик частицы.

g-Фактор электрона[править | править исходный текст]

Уравнение Дирака, описывающее квантовый электрон, даёт для g-фактора значение −2. Однако экспериментальные исследования, которые провели в 1947 году Поликарп Куш и Фоли, выявили, 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 величины

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

где αпостоянная 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[править | править исходный текст]

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[править | править исходный текст]

Частица g-фактор (погрешность)
Электрон g_\mathrm{e} −2,00231930436153(53)[1]
Мюон g_{\mu} −2,0023318418(13)[2]
Нейтрон g_\mathrm{n} −3,8260854(90)[3]
Протон g_\mathrm{p} +5,585694713(46)[4]
Тритон g_\mathrm{t} +5,957924896(76)[5]
Дейтрон g_\mathrm{d} +0,8574382308(72)[6]
Гелион g_\mathrm{h} −4,255250613(50)[7]
Значения приведены на сайте NIST[8]

Источники[править | править исходный текст]

  • Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — Москва : Мир, 1979.

Примечания[править | править исходный текст]