g-Фактор
g-Фа́ктор — множитель, связывающий гиромагнитное отношение частицы с классическим значением гиромагнитного отношения:
- <math> \gamma = g \gamma_0,</math>
где классическое значение равно
- <math>\gamma_0=q/{2mc},</math>
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
- <math> \boldsymbol{\mu}_S = \frac{g |q|}{2mc}\boldsymbol{S},</math>
где μS — магнитный момент частицы, связанный с её спином S.
Содержание
g-Фактор электрона
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
- <math> 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,</math>
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
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)
| Частица | g-фактор (погрешность) |
|---|---|
| Электрон <math>g_\mathrm{e}</math> | −2,00231930436153(53)[1] |
| Мюон <math>g_{\mu}</math> | −2,0023318418(13)[2] |
| Нейтрон <math>g_\mathrm{n}</math> | −3,8260854(90)[3] |
| Протон <math>g_\mathrm{p}</math> | +5,585694713(46)[4] |
| Тритон <math>g_\mathrm{t}</math> | +5,957924896(76)[5] |
| Дейтрон <math>g_\mathrm{d}</math> | +0,8574382308(72)[6] |
| Гелион <math>g_\mathrm{h}</math> | −4,255250613(50)[7] |
Источники
- Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — Москва : Мир, 1979.
Напишите отзыв о статье "G-Фактор"
Примечания
- ↑ NIST: [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gem elecron g factor].
- ↑ NIST: [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gmum muon g factor]
- ↑ NIST: [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gnn neutron g factor].
- ↑ NIST: [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gp proton g factor]
- ↑ NIST: [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gtn triton g factor]
- ↑ NIST: [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gdn deuteron g factor]
- ↑ NIST: [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?ghn helion g factor]
- ↑ [physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Category?view=html&All+values.x=80&All+values.y=11 Страница NIST]
- ↑ Peter J. Mohr, David B. Newell, Barry N. Taylor [arxiv.org/abs/1507.07956 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2014] // arXiv:1507.07956 [physics]. — 2015-07-21.
Отрывок, характеризующий G-Фактор
Одно за другим свистели ядра и бились в бруствер, в солдат, в пушки. Пьер, прежде не слыхавший этих звуков, теперь только слышал одни эти звуки. Сбоку батареи, справа, с криком «ура» бежали солдаты не вперед, а назад, как показалось Пьеру.Ядро ударило в самый край вала, перед которым стоял Пьер, ссыпало землю, и в глазах его мелькнул черный мячик, и в то же мгновенье шлепнуло во что то. Ополченцы, вошедшие было на батарею, побежали назад.
– Все картечью! – кричал офицер.
Унтер офицер подбежал к старшему офицеру и испуганным шепотом (как за обедом докладывает дворецкий хозяину, что нет больше требуемого вина) сказал, что зарядов больше не было.
– Разбойники, что делают! – закричал офицер, оборачиваясь к Пьеру. Лицо старшего офицера было красно и потно, нахмуренные глаза блестели. – Беги к резервам, приводи ящики! – крикнул он, сердито обходя взглядом Пьера и обращаясь к своему солдату.
– Я пойду, – сказал Пьер. Офицер, не отвечая ему, большими шагами пошел в другую сторону.
– Не стрелять… Выжидай! – кричал он.
Солдат, которому приказано было идти за зарядами, столкнулся с Пьером.
– Эх, барин, не место тебе тут, – сказал он и побежал вниз. Пьер побежал за солдатом, обходя то место, на котором сидел молоденький офицерик.
Одно, другое, третье ядро пролетало над ним, ударялось впереди, с боков, сзади. Пьер сбежал вниз. «Куда я?» – вдруг вспомнил он, уже подбегая к зеленым ящикам. Он остановился в нерешительности, идти ему назад или вперед. Вдруг страшный толчок откинул его назад, на землю. В то же мгновенье блеск большого огня осветил его, и в то же мгновенье раздался оглушающий, зазвеневший в ушах гром, треск и свист.
Пьер, очнувшись, сидел на заду, опираясь руками о землю; ящика, около которого он был, не было; только валялись зеленые обожженные доски и тряпки на выжженной траве, и лошадь, трепля обломками оглобель, проскакала от него, а другая, так же как и сам Пьер, лежала на земле и пронзительно, протяжно визжала.
Пьер, не помня себя от страха, вскочил и побежал назад на батарею, как на единственное убежище от всех ужасов, окружавших его.
В то время как Пьер входил в окоп, он заметил, что на батарее выстрелов не слышно было, но какие то люди что то делали там. Пьер не успел понять того, какие это были люди. Он увидел старшего полковника, задом к нему лежащего на валу, как будто рассматривающего что то внизу, и видел одного, замеченного им, солдата, который, прорываясь вперед от людей, державших его за руку, кричал: «Братцы!» – и видел еще что то странное.
Но он не успел еще сообразить того, что полковник был убит, что кричавший «братцы!» был пленный, что в глазах его был заколон штыком в спину другой солдат. Едва он вбежал в окоп, как худощавый, желтый, с потным лицом человек в синем мундире, со шпагой в руке, набежал на него, крича что то. Пьер, инстинктивно обороняясь от толчка, так как они, не видав, разбежались друг против друга, выставил руки и схватил этого человека (это был французский офицер) одной рукой за плечо, другой за гордо. Офицер, выпустив шпагу, схватил Пьера за шиворот.
Несколько секунд они оба испуганными глазами смотрели на чуждые друг другу лица, и оба были в недоумении о том, что они сделали и что им делать. «Я ли взят в плен или он взят в плен мною? – думал каждый из них. Но, очевидно, французский офицер более склонялся к мысли, что в плен взят он, потому что сильная рука Пьера, движимая невольным страхом, все крепче и крепче сжимала его горло. Француз что то хотел сказать, как вдруг над самой головой их низко и страшно просвистело ядро, и Пьеру показалось, что голова французского офицера оторвана: так быстро он согнул ее.
