Аномальный магнитный момент

Аномальный магнитный момент

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 \alpha и (на 1978 год) даётся формулой[2]:

\mu_{teop}=\mu_{0}\left[1+\frac{\alpha}{2\pi}-0,32848\frac{\alpha^2}{\pi^2}+1,184175\frac{\alpha^3}{\pi^3}+\dots\right]=1,001159652236(28)\mu_0,

где \mu_0=\frac{e_0\hbar}{2m_{0}c} — магнитный момент электрона из теории Дирака (магнетон Бора), \alpha=\frac{e^2}{\hbar{c}} — постоянная тонкой структуры.

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

\mu_{exp}=1,0011596521869(41)\times\mu_{0}, c относительной погрешностью 4,0*10^{-12},

Аномальный магнитный момент частицы со спином 1/2 удобно выражать через т. н. аномалию a=(g-2)/2. Для электрона экспериментальные и теоретические значения аномального магнитного момента согласуются с высокой точностью, экспериментальное значение a_{e}^{exp}=1159652193(4)\times10^{-12}, теоретическое значение a_{e}^{theor}=1159652460\times10^{-12}[1].

Значение для мюона

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

\mu_{muon}=\frac{e_0\hbar}{2m_{\mu}c}\left[1+\frac{\alpha}{2\pi}+0,76\frac{\alpha^2}{\pi^2}\right]

Значения для нейтрона и протона

Собственный магнитный момент для протона по модифицированному уравнению Дирака должен равняться ядерному магнетону. В действительности он равен \mu_{p}=2,792847337(29)\times\mu_{N} с относительной погрешностью 1,0\times10^{-8}.[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 \mu_{n}=-1,91304272(45)\times\mu_{N}с относительной погрешностью 2,4\times10^{-7}.[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 \mu_{N}):

Для протона: \mu_{p}=\frac{8}{3}(1+\frac{1}{6}\frac{a}{m^{3}_{p}})=2.9(3), для нейтрона: \mu_{n}=-\frac{4}{3}(1+\frac{2}{3}\frac{a}{m^{3}_{n}})=-1.9(2),

Где ~~~a=-(2 \pi)^{2}<0\mid \overline{q}q \mid 0> ~\approx ~0.55 GeV^{3} — 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

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужно сделать НИР?

Полезное


Смотреть что такое "Аномальный магнитный момент" в других словарях:

  • аномальный магнитный момент — anomalusis magnetinis momentas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. anomalous magnetic moment vok. anomales magnetisches Moment, n rus. аномальный магнитный момент, m pranc. moment magnétique anomal, m …   Fizikos terminų žodynas

  • аномальный магнитный момент — Дополнительный вклад в магнитный момент частицы, обусловленный радиационными поправками …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ — основная величина, характеризующая магн. свойства в ва. Источником магнетизма (М. м.), согласно классич. теории эл. магн. явлений, явл. макро и микро(атомные) электрич. токи. Элем. источником магнетизма считают замкнутый ток. Из опыта и классич.… …   Физическая энциклопедия

  • МАГНЕТИЗМ МИКРОЧАСТИЦ — магн. свойства молекул, атомов, атомных ядер и субъядерных частиц (т. н. элементарных частиц). Магн. свойства элементарных частиц обусловлены наличием у них спина, а более сложных систем (ядер, атомов, молекул) особенностями их строения и вкладом …   Физическая энциклопедия

  • Квантовая теория поля —          Квантовая теория поля квантовая теория систем с бесконечным числом степеней свободы (полей физических (См. Поля физические)). К. т. п., возникшая как обобщение квантовой механики (См. Квантовая механика) в связи с проблемой описания… …   Большая советская энциклопедия

  • Сильные взаимодействия —         одно из основных фундаментальных (элементарных) взаимодействий природы (наряду с электромагнитным, гравитационным и слабым взаимодействиями). Частицы, участвующие в С. в., называются адронами, в отличие от Фотона и лептонов (См. Лептоны)… …   Большая советская энциклопедия

  • Нейтрон — (англ. neutron, от лат. neuter ни тот, ни другой; символ n)         нейтральная (не обладающая электрическим зарядом) элементарная частица со спином 1/2 (в единицах постоянной Планка ħ) и массой, незначительно превышающей массу протона. Из… …   Большая советская энциклопедия

  • Уравнение Дирака — релятивистски инвариантное уравнение движения для би спинорного классического поля электрона, применимое также для описания других точечных фермионов со спином 1/2; установлено П. Дираком в 1928. Содержание 1 Вид уравнения 2 Физический смысл …   Википедия

  • Электрон — У этого термина существуют и другие значения, см. Электрон (значения). Электрон Символ Масса 9,10938291(40)·10−31кг[1], 0,510998928(11) МэВ …   Википедия

  • Квантовая электродинамика — (КЭД) квантовополевая теория электромагнитных взаимодействий; наиболее разработанная часть квантовой теории поля. Классическая электродинамика учитывает только непрерывные свойства электромагнитного поля, в основе же квантовой электродинамики… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»