Аномальный Магнитный Момент

АНОМАЛЬНЫЙ МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ, отклонение величины магнитного момента элементарной частицы от «нормального» значения, предсказываемого релятивистским квантово-механическим уравнением, описывающим поведение частицы. Магнитный момент элементарной частицы с массой m и зарядом е представляется в виде μ = gμ₀s, где μ₀ - магнетон для рассматриваемой частицы; s — её спиновый момент в единицах постоянной Планка ћ, g - Ланде множитель (g-фактор), зависящий от типа частицы. Для частицы со спином 1/2 из уравнения Дирака в пренебрежении радиационными поправками следует, что g = 2. Значение g = 2 отвечает нормальному (дираковскому) магнитному моменту частицы со спином 1/2. Аномальный магнитный момент такой частицы называют часть магнитного момента δμ = (g-2)μ₀s, связанную с отклонением g-фактора от 2. Эта часть целиком связана с радиационными поправками.

Измерения интервалов сверхтонкой структуры уровней энергии водорода и дейтерия, выполненные в 1947 году, показали отклонение от теории, в которой использовалось значение g = 2 для электрона. Для объяснения этого отклонения Г. Брейт в 1947 году предположил наличие малой (аномальной) поправки к дираковскому значению g-фактора. В 1948 году были выполнены прямые измерения g-фактора электрона, подтвердившие предположения Г. Брейта. В этом же году Дж. Швингер показал, что радиационные поправки низшего порядка по постоянной тонкой структуры α ≈1/137 в рамках квантовой электродинамики приводят к значению g = 2 + (α/π), хорошо согласующемуся с экспериментом.

Измерения аномального магнитного момента для лептонов электрона, позитрона, мюонов относятся к числу наиболее точных измерений в физике. Проведённые расчёты вклада в аномальный магнитный момент высших радиационных поправок порядка (α/π)2, (α/π)3 и (α/π)4, в том числе адронной поляризации вакуума и слабого взаимодействия, дают значения, находящиеся в согласии с экспериментом. Это подтверждает справедливость квантовой электродинамики и теоремы СРТ.

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

Лит.: Филд Дж., Пикассо Э., Комбли Ф. Проверка фундаментальных физических теорий в опытах со свободными заряженными лептонами // Успехи физических наук. 1979. Т. 127. № 4; Hughes V.. Kinoshita Т. Anomalous g values of the electron and muon // Reviews of Modern Physics. 1999. Vol. 71. № 2.