аномальный магнитный момент

АНОМАЛЬНЫЙ МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ - отклонение величины магнитного момента элементарной частицы от "нормального" значения, предсказываемого релятивистским квантовомеханич. ур-нием, описывающим поведение частицы.

Магн. момент элементарной частицы с массой т и зарядом е представляется в виде , где-магнетон для рассматриваемой частицы, S- её спиновый момент (в единицах ), g - безразмерный множитель (g-фактор), зависящий от типа частицы. Из теоремы СРТ следует, что частица и античастица имеют одинаковые g-факторы. Для частицы со спином ¹/₂ из Дирака уравнения в пренебрежении радиационными поправками следует, что g=2 при условии, что эл--магн. поле введено миним. образом, т. е. с помощью замены (=0, 1, 2, 3;, где р - 4-импульс частицы, А-четырёхмерный потенциал поля. Значение g-2 отвечает нормальному (дираковскому) магн. моменту частицы со спином ¹/₂. А. м. м. называют часть, связанную с отклонением g-фактора от 2. Эта часть целиком связана с радиац. поправками.

Измерения интервалов сверхтонкой структуры уровней энергии водорода и дейтерия, выполненные в 1947 Дж. Нафе (J. Е. Nafe), Э. Нельсоном (Е. В. Nelson) и И. Раби (I. I. Rabi), показали отклонения от теории, в к-рой использовалось значение g=2 для электрона. Для объяснения этого отклонения Г. Брейт (G. Breit) в 1947 предположил наличие малой - аномальной - поправки к дираковскому значению g-фактора. В 1948 П. Куш (P. Kusch) и Г. Фоли (Н. Foley) выполнили прямые измерения g-фактора электрона, подтвердившие предположение Б рейта. В этом же году Ю. Швингер (J. Schwinger) показал, что радиац. поправка низшего порядка по постоянной тонкой структуры а в рамках квантовой электродинамики (КЭД) приводит к значению , хорошо согласующемуся с измеренным.

А.м.м. частицы со спином ¹/₂ удобно выражать через т.н. аномалию a = (g-2)/2. Измерения аномалии для лептонов-электрона (е^-), позитрона (е⁺), положительно и отрицательно заряж. мюонов (m⁺ и m^-) относятся к числу наиб. точных измерений в физике. Проведены расчёты вклада в а высших радиац. поправок порядка и , в т. ч. адронной поляризации вакуума и слабого взаимодействия; заканчиваются расчёты поправки порядка для электрона. Соответствующие эксперим. и теоретич. значения хорошо согласуются:

Это подтверждает справедливость КЭД и теоремы СРТ. [Теоретич. расчёты выполнены при значении137,035963 (15).]

Для частицы со спином 1 нормальному магн. моменту отвечает значение g=1, поскольку такое значение g-фактора следует из Прока уравнения при миним. включении эл--магн. поля. При этом А. м. м. связан с отклонением g-фактора от единицы. Указанное разделение магн. момента частицы со спином 1 на нормальную и аномальную части встречается в литературе, но не является общепринятым. В теории электрослабого взаимодействия Вайнберга - Глэшоу - Салама для W-бозона g=2.

Для адронов А. м. м. и нормальный магн. момент имеют, вообще говоря, одинаковый порядок величины, поэтому часто оказывается неудобным разделять полный магн. момент на нормальную и аномальную части.

Лит.: Филд Дж., Пикассо Э., Комбли Ф., Проверка фундаментальных физических теорий в опытах со свободными заряженными лептонами, пер. с англ., "УФЫ", 1979, т. 127, в. 4 Р. Н. Фаустов.

   <<      Предметный указатель      >>