G-faktor

g -faktor - en faktor, der forbinder partiklens gyromagnetiske forhold med den klassiske værdi af det gyromagnetiske forhold:

\gamma =g\gamma _{0},

hvor den klassiske værdi er

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

q er partiklens ladning, m er dens masse, c er lysets hastighed i vakuum .

For en klassisk partikel er g -faktoren 1; for frie kvantepartikler med spin ½ er denne værdi 2 ifølge Dirac-ligningen . For reelle partikler kan den eksperimentelt bestemte værdi af g -faktoren afvige fra både 1 og 2, og er en af partiklens karakteristika.

Nogle gange bestemmes g -faktoren under hensyntagen til tegnet ifølge ligheden

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

hvor μ S er det magnetiske moment af partiklen forbundet med dens spin S .

g -faktoren for elektronen

Diracs ligning , der beskriver kvanteelektronen , giver g -faktoren en værdi på -2. Imidlertid viste eksperimentelle undersøgelser udført i 1947 af Polycarp Kush og Foley, at g -faktoren for en elektron adskiller sig fra to. Forklaringen på dette blev givet af Julian Schwinger inden for rammerne af kvanteelektrodynamik . Forskellen skyldes elektronens interaktion med virtuelle fotoner . Den teoretiske værdi af den relative afvigelse af elektronen g -faktor fra to er

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 ,

hvor α er finstrukturkonstanten . Denne værdi stemmer overens med den eksperimentelle værdi inden for 10-6 .

I 1955 modtog Polycarp Kush Nobelprisen i fysik for nøjagtigt at måle en elektrons magnetiske moment og dermed g -faktoren.

g -Faktorer af andre partikler

G -faktoren for en anden lepton , myonen , er næsten den samme som g -faktoren for en elektron, da den også skyldes den elektromagnetiske interaktion . Hadronernes g - faktorer adskiller sig væsentligt fra de teoretiske værdier, da virtuelle partikler, der bærer den stærke interaktion , deltager i deres dannelse .

g-faktorer af forskellige partikler (med forbehold for tegn)

Værdierne er angivet på NIST -webstedet [8] (værdierne for triton, deuteron og helion er angivet i kernemagnetoner [9] , dvs. de adskiller sig fra definitionen i begyndelsen af artiklen)

Partikel	g -faktor ( fejl )
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]

Kilder

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

Noter

↑ NIST: elecron g factor Arkiveret 6. september 2010 på Wayback Machine .
↑ NIST: muon g factor Arkiveret 10. september 2012 på Wayback Machine
↑ NIST: neutron g factor Arkiveret 7. august 2013 på Wayback Machine .
↑ NIST: proton g faktor Arkiveret 7. august 2013 på Wayback Machine
↑ NIST: triton g factor Arkiveret 14. september 2012 på Wayback Machine
↑ NIST: deuteron g factor Arkiveret 22. januar 2015 på Wayback Machine
↑ NIST: helion g factor Arkiveret 22. januar 2015 på Wayback Machine
↑ NIST side . Hentet 3. maj 2012. Arkiveret fra originalen 3. marts 2016. (ubestemt)
↑ Peter J. Mohr, David B. Newell, Barry N. Taylor. CODATA anbefalede værdier af de grundlæggende fysiske konstanter: 2014 // arXiv:1507.07956 [fysik]. — 2015-07-21. Arkiveret fra originalen den 2. juli 2016.