G-faktor

g -Faktor - faktor, který dává do vztahu gyromagnetický poměr částice s klasickou hodnotou gyromagnetického poměru:

\gamma =g\gamma _{0},

kde je klasická hodnota

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

q je náboj částice, m je její hmotnost, c je rychlost světla ve vakuu .

Pro klasickou částici je g faktor 1, pro volné kvantové částice se spinem ½ je tato hodnota 2 podle Diracovy rovnice . U reálných částic se experimentálně stanovená hodnota g faktoru může lišit od 1 i 2 a je jednou z charakteristik částice.

Někdy je g -faktor určen s přihlédnutím ke znaménku podle rovnosti

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

kde μ S je magnetický moment částice spojený s jejím spinem S .

g faktor elektronu

Diracova rovnice , která popisuje kvantový elektron , dává g faktoru hodnotu -2. Nicméně experimentální studie provedené v roce 1947 Polycarp Kush a Foley ukázaly, že g faktor elektronu se liší od dvou. Vysvětlení pro to podal Julian Schwinger v rámci kvantové elektrodynamiky . Rozdíl je způsoben interakcí elektronu s virtuálními fotony . Teoretická hodnota relativní odchylky elektronového g -faktoru od dvou je

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 } }\vpravo)^{3}+\ldots ,

kde α je konstanta jemné struktury . Tato hodnota souhlasí s experimentální hodnotou v rozmezí 10 −6 .

V roce 1955 obdržel Polycarp Kush Nobelovu cenu za fyziku za přesné měření magnetického momentu elektronu, a tedy i faktoru g .

g -Faktory jiných částic

G -faktor dalšího leptonu , mionu , je téměř stejný jako g -faktor elektronu, protože je také způsoben elektromagnetickou interakcí . G -faktory hadronů se výrazně liší od teoretických hodnot, protože na jejich vzniku se podílejí virtuální částice, které nesou silnou interakci .

g-Faktory různých částic (podmíněné znaménkem)

Hodnoty jsou uvedeny na webu NIST [8] (hodnoty pro triton, deuteron a helion jsou uvedeny v jaderných magnetonech [9] , to znamená, že se liší od definice na začátku článku)

Částice	g -faktor ( chyba )
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]

Zdroje

Frauenfelder G., Henley E. Subatomární fyzika. — M.: Mir, 1979.

Poznámky

↑ NIST: elecron g factor Archivováno 6. září 2010 na Wayback Machine .
↑ NIST: mion g faktor Archivováno 10. září 2012 na Wayback Machine
↑ NIST: neutron g factor Archivováno 7. srpna 2013 na Wayback Machine .
↑ NIST: protonový faktor Archivováno 7. srpna 2013 na Wayback Machine
↑ NIST: triton g faktor Archivováno 14. září 2012 na Wayback Machine
↑ NIST: faktor deuteron g Archivováno 22. ledna 2015 na Wayback Machine
↑ NIST: helion g factor Archivováno 22. ledna 2015 na Wayback Machine
↑ Stránka NIST . Získáno 3. května 2012. Archivováno z originálu dne 3. března 2016. (neurčitý)
↑ Peter J. Mohr, David B. Newell, Barry N. Taylor. CODATA Doporučené hodnoty základních fyzikálních konstant: 2014 // arXiv:1507.07956 [fyzika]. — 21. 7. 2015. Archivováno z originálu 2. července 2016.