15-09-2023
Аномальный магнитный момент — отклонение величины магнитного момента элементарной частицы от значения, предсказываемого квантовомеханическим релятивистским уравнением движения частицы[1]. В квантовой электродинамике аномальный магнитный момент электрона и мюона вычисляется методом радиационных поправок[2] (пертурбативным методом), в квантовой хромодинамике магнитные моменты сильно взаимодействующих частиц (адронов) вычисляются методом операторного разложения[3] (непертурбативным методом).
Содержание |
Магнитный момент электрона вычислен с высокой точностью. Его теоретическая величина может быть представлена как разложение в ряд по степеням постоянной тонкой структуры и (на 1978 год) даётся формулой[2]:
,
где — магнитный момент электрона из теории Дирака (магнетон Бора), — постоянная тонкой структуры.
Эксперимент (2003 год) дает следующее значение магнитного момента электрона[4]:
, c относительной погрешностью ,
Аномальный магнитный момент частицы со спином удобно выражать через т. н. аномалию . Для электрона экспериментальные и теоретические значения аномального магнитного момента согласуются с высокой точностью, экспериментальное значение , теоретическое значение [1].
Теоретическое значение магнитного момента для мюона дается формулой[5]:
Собственный магнитный момент для протона по модифицированному уравнению Дирака должен равняться ядерному магнетону. В действительности он равен с относительной погрешностью .[4]
У нейтрона согласно уравнению Дирака не должно быть магнитного момента, поскольку нейтрон не несёт электрического заряда, но опыт показывает, что магнитный момент существует и составляет примерно с относительной погрешностью .[4]
Аномальные магнитные моменты протона и нейтрона возникают из-за того, что протон и нейтрон в действительности состоят из электрически заряженных кварков. Теоретические значения магнитных моментов протона и нейтрона в рамках теории КХД, хорошо согласующиеся с экспериментальными данным, были получены Б. Л. Иоффе и А. В. Смилга в 1983 году[3]. Они составляют (в единицах ):
Для протона: , для нейтрона: ,
Где — вакуумное среднее кваркового поля (кварковый конденсат), определяемое методами алгебры токов из экспериментальных данных по распаду пиона[6][7]
Аномальный магнитный момент.