G-фактор

g-фа́ктор — множник, який пов'язує між собою гіромагнітне співвідношення частинки із класичним значенням гіромагнітного співвідношення:

${\displaystyle \gamma =g\gamma _{0}}$.

Для класичної частинки g-фактор дорівнює 1, для вільних квантових частинок з спіном ½, це значення дорівнює 2, для реальних частинок експериментально визначене значення g-фактора може відрізнятися як від 1 так і від 2, і є однією з характеристик частинки.

g-фактор електрона

Рівняння Дірака, яке описує квантовий електрон, дає для g-фактора значення −2. Однак, експериментальні дослідження, які провели в 1947 Полікарп Куш і Фолі виявили, що g-фактор електрона відрізняється від двійки. Пояснення цьому дав Джуліан Швінгер в рамках квантової електродинаміки. Відмінність зумовлена взаємодією електрона з віртуальними фотонами. Теоретичне значення величини

${\displaystyle a={\frac {||g|-2|}{2}}={\frac {1}{2}}\left({\frac {\alpha }{\pi }}\right)-0,328479\left({\frac {\alpha }{\pi }}\right)^{2}+1,29\left({\frac {\alpha }{\pi }}\right)^{3}}$,

де ${\displaystyle \alpha }$ — стала тонкої структури. Це значення узгоджується з експериментальним з точністю до 10^-6.

У 1955 Полікарп Куш отримав Нобелівську премію з фізики за точне вимірювання магнітного моменту електрона, а, отже, g-фактора.

g-фактори інших частинок

Докладніше: Аномальний магнітний момент

g-фактор іншого лептона, мюона майже не відрізняється від g-фактора електрона, оскільки також зумовлений електромагнітною взаємодією. g-фактори адронів значно відрізняються від теоретичних значень, оскільки в їхньому формуванні беруть участь віртуальні частинки, що переносять сильну взаємодію.

g-фактори різних частинок

Значення приведені на сайті NIST^[1]

Елементарна частинка	g-фактор	Похибка
Електрон ${\displaystyle g_{\mathrm {e} }}$	−2,0023193043622	0,0000000000015
Нейтрон ${\displaystyle g_{\mathrm {n} }}$	−3,82608545	0,00000090
Протон ${\displaystyle g_{\mathrm {p} }}$	5,585694713	0,000000046
Мюон ${\displaystyle g_{\mu }}$	−2,0023318414	0,0000000012

Див. також

• Множник Ланде
• Аномальний магнітний момент мюона

Джерела

• Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — М. : Мир, 1979. — 736 с.