g因子

✍ dations ◷ 2025-08-22 04:53:49 #原子物理学,原子核物理学,粒子物理学,物理常数

因子,亦称值、无量纲磁矩,是用于描述某粒子的磁矩和旋磁比的无量纲量。它是表达了观测到的粒子磁矩与其角动量量子数和某单位磁矩(一般为玻尔磁子或核磁子)之间关系的一个比例常数。

对于一个带电荷,自旋为1/2,不含内部结构的粒子(狄拉克粒子),其自旋磁矩为

其中是该粒子的自旋磁矩,是粒子的因子,是基本电荷,是粒子的质量,是粒子的自旋角动量(对于狄拉克粒子的值为/2)。

质子、中子、原子核等复合重子的磁矩由自旋产生(在自旋和磁矩均为零的情况下,无法定义因子)。循惯例,对于此类粒子使用核磁子来定义因子,因此从间接上利用了质子的质量,而不是该粒子本身的质量:

其中是该粒子的自旋磁矩,是粒子的有效因子,是粒子的自旋角动量,N是核磁子,是基本电荷,p是质子的静质量。

电子共有三个磁矩,分别来自它的自旋角动量、轨域角动量以及总角动量(前两者在量子力学下之和)。它们各有一个相应的因子。

电子自旋因子(往往简称为电子因子)e定义为:

其中s是电子自旋所产生的磁矩,是自旋角动量, μ B = e / 2 m e {\displaystyle \mu _{B}=e\hbar /2m_{e}} 因子往往定义为e的绝对值:

磁矩的分量可写作

s的值约等于2.002319。截至2006年,电子s值得实验误差值在1兆(万亿)分之一以下,是物理学中测量精度最高的物理量之一。它之所以不完全等于2,是量子电动力学中的异常磁矩所致。

电子轨域因子L定义为

其中L是电子轨域角动量所产生的的磁矩,是轨域角动量,B是玻尔磁子。如果假设原子核质量无限大,则L等于1,推导方法和经典旋磁比雷同。设l为电子轨域的磁量子数,则轨域角动量的分量为

由于L = 1,因此上式亦等于Bl

实际原子核的质量是有限的,这时可得出有效轨域因子

g L = 1 1 M , {\displaystyle g_{L}=1-{\frac {1}{M}},} 是原子核质量与电子质量之比。

最后,总角动量因子(又称朗德因子)定义为

其中是电子的总磁矩, = + 是总角动量,B是玻尔磁子。利用量子力学,可从Ls的值得出J的值,详见朗德因子。

μ子的自旋因子由下式给出:

其中是μ子自旋所产生的的磁矩,是自旋角动量,μ是μ子的质量。

μ子的自旋值约为2.002331,与电子的自旋值有细微的差异。差异的绝大部分(99.96%)可以用量子电动力学中异常磁矩的计算方法来解释:在描述μ子产生磁偶极子场的费曼图中,有包含大质量粒子的圈图,在描述电子的图中则没有。这完全是两种粒子质量不同的结果。

但是,μ子和电子因子之间的差别从理论上可以受超越标准模型的物理学所影响,所以μ子因子的精确实验测量对物理学有着重要意义。美国布鲁克黑文国家实验室在2006年公布的实验值为7000200233184160000♠2.0023318416(13),其中括号表示最后位数的不确定性;相比之下,理论值为7000200233183610000♠2.0023318361(10)。实验和理论值的差距在3.4个标准差,意味着可能存在来自超越标准模型的物理效应。布鲁克黑文的μ子储藏环已转移至费米实验室,以进行精确度更高的μ子−2测量实验(英语:Muon g−2)。

相关

  • 浊音语音学中,将发音时声带振动的音称为浊音(又称有声音,英语:voiced sound),声带不振动的音称为清音(又称无声音,英语:voiceless sound)。辅音(子音)有清有浊,而多数语言中元音(母音)均为浊音,
  • 卡茨伯纳德·卡茨爵士,FRS(Sir Bernard Katz,1911年3月26日-2003年4月20日,德国出生的生物物理学家,后加入英国国籍,他以研究神经生物化学而著名。他与乌尔夫·冯·奥伊勒、朱利叶斯·
  • 鲁菜鲁菜是中国四大菜系之一,宋代以后成为“北食”的代表。明、清两代时鲁菜为宫廷御膳主体,对华北的北京、天津、河北和东北各地的饮食影响较大。因为山东的地理文化原因,鲁菜分为
  • 神经毒剂神经性毒剂(Nerve agent)是一类含磷的有机化学物质(有机磷酸盐),可以破坏生物神经将信息传递到器官的机制。神经性毒剂借由阻断乙酰胆碱酯酶,乙酰胆碱酯酶是降解(通过其水解活性)神
  • 布鲁托参数所指定的目标页面不存在,建议更正成存在页面或直接建立下列一个页面(建立前请先搜寻是否有合适的存在页面可以取代):布鲁图(英语:Pluto)是迪士尼经典动画角色之一,是一只土黄色
  • 地形突起度地形突起度(英语:topographic prominence)指一座山峰高于其周围不包围更高山峰的最低等高线的高度,用以衡量山峰的独立性。地形突起度1500米以上的山称为特独立山峰(英语:ultra pr
  • 密支那密支那(缅甸语:မြစ်ကြီးနားမြို့,Myitkyina)是缅甸联邦之克钦邦的首府,距仰光1479公里,距曼德勒784公里。密支那坐落在伊洛瓦底江边,伊洛瓦底江两条支脉东支恩梅开
  • 男子气概男性气质(Masculinity,Manliness或Manhood),也称作男子气概、男性化或男人味,是指通常与男孩或者男子相关的一组特质、行为和角色。男性气质包括生理决定的因素和社会决定的因素,
  • 中华人民共和国城市化城市化,通常指农业人口有较大数量转化为城市人口,并在特定空间集聚到一定规模的过程,以及随之引起的社会一系列变化。中国的城市化进程主要集中在改革开放政策实施后。1980年代
  • 沾黏沾黏(英语:Adhesion)是组织或器官间所发生的纤维性组织,常见于手术区域。沾黏的纤维组织可以视为是体内的疤痕。如同疤痕,沾黏是手术后人体修复过程中会发生的一种自然现象。造成