Rendellenes mágneses momentum

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. március 15-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 13 szerkesztést igényelnek .

A rendellenes mágneses momentum egy elemi részecske mágneses momentuma nagyságának eltérése a részecskemozgás kvantummechanikai relativisztikus egyenlete által megjósolt értéktől [1] . A kvantumelektrodinamikában az elektron és a müon anomális mágneses momentumát a sugárzási korrekciók módszerével [2] (perturbatív módszer), a kvantumkromodinamikában az erősen kölcsönható részecskék (hadronok) mágneses momentumait az operátor kiterjesztésével számítják ki. módszer [3] (nem perturbatív módszer).

Jelentősége az elektron számára

Az elektron mágneses momentumát nagy pontossággal számítják ki. Elméleti értéke a finomszerkezeti állandó hatványsoros kiterjesztéseként ábrázolható, és (1978-tól) a [2] képlettel adható meg : $\alpha$

\mu _{theor}=\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 },

ahol az elektron mágneses momentuma a Dirac-elmélet szerint ( Bohr magneton ), a finomszerkezeti állandó . $\mu _{0}={\frac {e\hbar }{2m_{{e}}c}}$ $\alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar {c}}}$

A kísérlet (2003) a következő értéket adja az elektron mágneses momentumának [4] :

\mu _{{exp}}=1,0011596521869(41)\times \mu _{{0}}

, relatív hibával

4,0\times 10^{-12},

Egy részecske anomális mágneses momentumát célszerű spinnel kifejezni az ún. anomália . Egy elektron esetében az anomális mágneses momentum kísérleti és elméleti értékei összhangban vannak a nagy pontossággal, a kísérleti értékkel , az elméleti értékkel [1] . $1/2$ $a=(g-2)/2$ $a_{{e}}^{{exp}}=1159652193(4)\times 10^{{-12}}$ $a_{{e}}^{{theor}}=1159652460\szer 10^{{-12}}$

A müon jelentése

A müon mágneses momentumának elméleti értékét az első közelítésben az [5] képlet adja meg :

\mu _{muon}\approx {\frac {e\hbar }{2m_{\mu }c}}\left[1+{\frac {\alpha }{2\pi }}+0,76 {\ frac {\alpha ^{2}}{\pi ^{2}}}\right]

A müon rendellenes mágneses momentumának legpontosabb elméleti értéke :

a μSM = 11659 1804 ( 51) × 10-11

A müon anomális mágneses momentum legpontosabb kísérleti értéke:

a μ exp = 11659 2061 (41) × 10-11

A μ kísérleti és elméleti értékei közötti eltérés valószínűleg a fizika ismeretlen hatása a Standard Modellen kívül .

Jelentősége a tau lepton számára

A Standard Modell előrejelzései szerint a tau lepton anomális mágneses dipólusmomentumának egyenlőnek kell lennie

a_{\tau }=0,00117721(5)

míg a legjobb kísérletileg mért becslés belül van ${\displaystyle a_{\tau ))$

-0,052<a_{\tau }<+0,013

A tau lepton nagyon rövid élettartama (2,9⋅10 -13 s) komoly technikai akadályt jelent a nagy pontosságú mérések előtt . ${\displaystyle a_{\tau ))$

A neutron és a proton értékei

A módosított Dirac-egyenlet szerint a proton belső mágneses momentumának egyenlőnek kell lennie a magmagnetonnal . Valójában ez egyenlő [6] -kal . $\mu _{{p}}=2,792847350(9)\times \mu _{{N}}$

A Dirac-egyenlet szerint a neutronnak nem szabad mágneses nyomatékkal rendelkeznie, mivel a neutron nem hordoz elektromos töltést , de a tapasztalat azt mutatja, hogy a mágneses momentum létezik, és megközelítőleg relatív hibával van . [négy] $\mu _{{n}}=-1,91304272(45)\times \mu _{{N}}$ $2,4\szer 10^{{-7}}$

A proton és a neutron rendellenes mágneses momentumai abból fakadnak, hogy a proton és a neutron valójában elektromosan töltött kvarkokból áll .

A neutron és a proton mágneses momentumainak arányát a kvarkelmélet magyarázza [7] ${\frac {\mu _{{n))}{\mu _{{p))))=-{\frac {2}{3))$

A QCD elmélet keretében a proton és a neutron mágneses momentumainak elméleti értékeit , amelyek jól egyeznek a kísérleti adatokkal, B. L. Ioffe és A. V. Smilga szerezte 1983-ban [3] . Ezek (egységekben ): $\mu _{{N}}$

protonhoz:

\mu _{p}={\frac {8}{3}}(1+{\frac {1}{6}}{\frac {a}{m_{p}^{3}}} )=2,9(3),

neutronhoz:

\mu _{n}=-{\frac {4}{3}}(1+{\frac {2}{3}}{\frac {a}{m_{n}^{3}} })=-1,9(2),

ahol a kvarkmező (kvarkkondenzátum) vákuum várható értéke, amelyet a jelenlegi algebrai módszerekkel határoztak meg a pionbomlással kapcsolatos kísérleti adatokból [8] [9] . ${\displaystyle a=-(2\pi )^{2}<0\mid {\overline {q))q\mid 0>~\kb ~0,55GeV^{3))$

A kvark mágneses momentuma

A kvark mágneses momentuma többszöröse a „kvark magnetonnak” , ahol a kvark „ redukált tömege ”, a kvark tömege , a proton tömege, a potenciál mélysége a kvark a nukleonban. Az érték az elektromágneses lecsengésekre vonatkozó kísérleti adatok szerint [10] . $g=2,79{\frac {m_{{q}}^{{*}}}{m_{{p}}}}$ ${\frac {e\hbar }{2m_{{q}}c}}$ $m_{{q}}^{{*}}=m_{{q}}-U_{{0}}$ $m_{{q}}$ $m_{{p}}$ $U_{{0}}$ $g\kb 1$

Jegyzetek

↑ 1 2 Physical Encyclopedia » / szerk. A. M. Prokhorova . - 1988, art. "Anomális mágneses pillanat"
↑ 1 2 A mikrovilág fizikája / ch. szerk. D. V. Shirkov . - M.: Szovjet Encyclopedia, 1980. - 530.1 (03) F50, "Kvantumtérelmélet", 3. o. "Perturbációelmélet és renormalizáció", 3. o. 4 „Néhány megfigyelhető vákuumhatás”, „Az elektron rendellenes mágneses momentuma”, p. 92-93
↑ 1 2 Ioffe BL, Smilga AV Nukleon mágneses momentumai és a vákuum tulajdonságai a QCD" Nuclear Physics-ben. – B232 (1984) 109-142
↑ 1 2 Yavorsky B. M. Fizika kézikönyve mérnököknek és egyetemi hallgatóknak, B. M. Yavorsky, A. A. Detlaf, A. K. Lebedev, 8. kiadás, átdolgozva. és javítva, M .: Oniks Publishing House LLC, World and Education Publishing House LLC, 2006. - 1056 p. — ISBN 5-488-00330-4 (Oniks Publishing House LLC), ISBN 5-94666-260-0 (Mir and Education Publishing House LLC), ISBN 985-13-5975-0 (Harvest LLC), melléklet, 2. o. "Alapvető fizikai állandók"
A _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5-9221-0058-0 (4. kötet), ch. 12. „Sugárzási korrekciók”, 118. o. „Az elektron rendellenes mágneses momentuma”, p. 579-581;
↑ A proton mágneses momentumának közvetlen, nagy pontosságú mérése Nature 509, 596–599 (2014. május 29.)
↑ Zeldovich Ya . _ _ _ _ _
↑ Weinberg S. A. Festschrift for II Rabi, szerk. L. Motz (Tudományos Akadémia, NY, 1977)
↑ Ioffe BL Bariontömegek számítása a kvantumkromodinamikában // Nuclear Physics B188 (1981) 317-341
↑ Kokkede Ya. A kvarkok elmélete. - M.: Mir, 1971. - 11. fejezet Mágneses momentumok. 2. A kvark rendellenes mágneses momentuma, p. 117-119

kvantumelektrodinamika
Elektron Pozitron Foton Rendellenes mágneses momentum Kázmér-effektus Bárány műszak Scharnhorst hatás pozitrónium