粒子磁矩
正文
粒子的內稟磁矩。每種粒子都具有確定的內稟磁矩,粒子磁矩是一個矢量,通常以粒子自鏇方向為標準來描寫:與自鏇同向記作正值,與自鏇指向相反記作負值。按照在電磁場中運動的點粒子的相對論性波動方程式,自鏇為s的點粒子的磁矩由給出。其中e和m分別是該粒子的電荷和質量,с為真空中的光速,g是一個數值因子:對自鏇量子數為的粒子,g=2;對自鏇量子數為1的粒子,g=1。粒子磁矩的這一部分稱為正常磁矩;偏離上式部分稱為反常磁矩。
自鏇為零的粒子磁矩也為零。自鏇不為零的粒子磁矩可以通過實驗測量,即使是電荷中性的粒子也有可能具有不為零的磁矩。粒子的反常磁矩的來源主要有以下兩個方面。
① 量子電動力學的輻射修正。即使粒子是點粒子,這種輻射修正也是不可避免的,它導致反常磁矩的出現。例如電子磁矩以為單位(其中me為電子質量, 啚=,h為普朗克常數),只考慮正常磁矩,其值為1,考慮了輻射修正後,理論預言值為
1.001159652460±0.000000000148,
實驗測得其值為
1.001159652209±0.000000000031。
②粒子的內部結構和強相互作用的影響。如果質子和中子是點粒子,則它們的正常磁矩以為單位,取值應分別為1和0,其中mp 為質子的質量。實驗測得質子和中子的磁矩值分別為
2.7928456±0.0000011,-(1.91304184±0.00000088)。
它們的反常磁矩很大,不能完全歸之於量子電動力學的輻射修正。它們主要是由於粒子的內部結構和強相互作用的影響所造成,並可用粒子的結構理論給以定量說明。