Ekb-oskab.ru

Прием лома металлов

Аномальный магнитный момент

30-08-2023

Аномальный магнитный момент — отклонение величины магнитного момента элементарной частицы от значения, предсказываемого квантовомеханическим релятивистским уравнением движения частицы[1]. В квантовой электродинамике аномальный магнитный момент электрона и мюона вычисляется методом радиационных поправок[2] (пертурбативным методом), в квантовой хромодинамике магнитные моменты сильно взаимодействующих частиц (адронов) вычисляются методом операторного разложения[3] (непертурбативным методом).

Содержание

Значение для электрона

Магнитный момент электрона вычислен с высокой точностью. Его теоретическая величина может быть представлена как разложение в ряд по степеням постоянной тонкой структуры и (на 1978 год) даётся формулой[2]:

,

где  — магнитный момент электрона из теории Дирака (магнетон Бора),  — постоянная тонкой структуры.

Эксперимент (2003 год) дает следующее значение магнитного момента электрона[4]:

, c относительной погрешностью ,

Аномальный магнитный момент частицы со спином удобно выражать через т. н. аномалию . Для электрона экспериментальные и теоретические значения аномального магнитного момента согласуются с высокой точностью, экспериментальное значение , теоретическое значение [1].

Значение для мюона

Теоретическое значение магнитного момента для мюона дается формулой[5]:

Значения для нейтрона и протона

Собственный магнитный момент для протона по модифицированному уравнению Дирака должен равняться ядерному магнетону. В действительности он равен с относительной погрешностью .[4]

У нейтрона согласно уравнению Дирака не должно быть магнитного момента, поскольку нейтрон не несёт электрического заряда, но опыт показывает, что магнитный момент существует и составляет примерно с относительной погрешностью .[4]

Аномальные магнитные моменты протона и нейтрона возникают из-за того, что протон и нейтрон в действительности состоят из электрически заряженных кварков. Теоретические значения магнитных моментов протона и нейтрона в рамках теории КХД, хорошо согласующиеся с экспериментальными данным, были получены Б. Л. Иоффе и А. В. Смилга в 1983 году[3]. Они составляют (в единицах ):

Для протона: , для нейтрона: ,

Где  — вакуумное среднее кваркового поля (кварковый конденсат), определяемое методами алгебры токов из экспериментальных данных по распаду пиона[6][7]

Примечания

  1. ↑ 1 2 «Физическая энциклопедия», под ред. А. М. Прохорова, 1988 г., ст. «Аномальный магнитный момент»
  2. ↑ 1 2 «Физика микромира», гл. ред. Д. В. Ширков, «Советская энцикло педия», М., 1980, 530.1(03) Ф50, «Квантовая теория поля», п. 3 «Теория возмущений и перенормировки», пп. 4 «Некоторые наблюдаемые вакуумные эффекты», «Аномальный магнитный момент электрона», с. 92-93
  3. ↑ 1 2 B.L.Ioffe and A.V.Smilga «Nucleon magnetic moments moments and properties of the vacuum in QCD» Nuclear Physics B232 (1984) 109—142
  4. ↑ 1 2 3 Яворский Б. М. «Справочник по физике для инженеров и студентов вузов», Б. М. Яворский, А. А. Детлаф, А. К. Лебедев, 8-е изд., перера.б и испр., М., ООО «Издательство Оникс», ООО «Издательство Мир и образование», 2006, 1056 с., илл., ISBN 5-488-00330-4 (ООО «Издательство Оникс»), ISBN 5-94666-260-0 (ООО «Издательство Мир и образование»), ISBN 985-13-5975-0 (ООО «Харвест»), приложение, п 2. «Фундаментальные физические постоянные»
  5. ↑ Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, «Теоретическая физика», в 10 томах, т. 4, / В. Б. Берестецкий, Е. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский, «Квантовая электродинвмика», 4-е изд., испр., М., «Физматлит», 2001, 720 с., ISBN 5-9221-0058-0 (т. 4), гл. 12 «Радиационные поправки», п. 118 «Аномальный магнитный момент электрона», с. 579—581;
  6. ↑ S.Weinberg, A. Festschrift for I.I. Rabi, ed. L. Motz (Academy of Sciences, N.Y.,1977)
  7. ↑ B.L.Ioffe «Calculation of baryon masses in Quantum Chromodynamics» Nuclear Physics B188 (1981) 317—341

Аномальный магнитный момент.

© 2018–2023 ekb-oskab.ru, Россия, Челябинск, ул. Горького 53, +7 (351) 992-98-28