g-Фактор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «G-фактор»)
Перейти к: навигация, поиск

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

где классическое значение равно

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

где μS — магнитный момент частицы, связанный с её спином S.

g-Фактор электрона[править | править вики-текст]

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

где α — 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[править | править вики-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 (с учётом знака)[править | править вики-текст]

Частица g-фактор (погрешность)
Электрон −2,00231930436153(53)[1]
Мюон −2,0023318418(13)[2]
Нейтрон −3,8260854(90)[3]
Протон +5,585694713(46)[4]
Тритон +5,957924896(76)[5]
Дейтрон +0,8574382308(72)[6]
Гелион −4,255250613(50)[7]
Значения приведены на сайте NIST[8] (значения для тритона, дейтрона и гелиона приведены в ядерных магнетонах[9], то есть отличаются от определения в начале статьи)

Источники[править | править вики-текст]

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

Примечания[править | править вики-текст]

  1. NIST: elecron g factor.
  2. NIST: muon g factor
  3. NIST: neutron g factor.
  4. NIST: proton g factor
  5. NIST: triton g factor
  6. NIST: deuteron g factor
  7. NIST: helion g factor
  8. Страница NIST
  9. Peter J. Mohr, David B. Newell, Barry N. Taylor CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2014 // arXiv:1507.07956 [physics]. — 2015-07-21.