Аномального магнітного МОМЕНТ лептонного

Аномального магнітного МОМЕНТ лептонного

Аномальний магнітний момент електрона був відкритий в 1948 році Полікарпом Куш і Генрі Фолі. Аномальним він названий тому, що його величина кілька перевищувала раніше прийняту величину «нормального» магнітного моменту - магнетона Бора. Магнетон Бора дорівнює 927.400 968 e-26 + -0.000 020 e-26 JT ^ -1, а точно виміряний магнітний момент електрона на сьогодні становить -928.476 430 e-26 + -0.000 021 e-26 JT ^ -1. Поправочний коефіцієнт . Це відкриття викликало масу проблем, що призвели, в тому числі, до створення Д. Швінгер, С. Томонага і Р. Фейнманом нової методики обчислень в квантової електродинаміки (КЕД). Однією з основних завдань цієї теорії є обчислення фактичного, тобто аномального магнітного моменту електрона. Теорія заснована на ідеї взаємодії електрона з віртуальними фотонами і дає результати, досить близькі до отриманих експериментально.

Відносно даної моделі аномальний магнітний момент електрона являє найбільшу складність, що складається не стільки в отриманні, скільки в тлумаченні результатів. Розглянемо електрон як сферу класичного радіуса (протоелектрон), що обертається зі швидкістю світла по орбіті комптонівського радіусу. На рис. 1, де співвідношення радіусів сфери і орбіти спеціально сильно зменшено, ясно видно, що якщо орбіта проходить через центр сфери і її вісь, паралельну осі обертання, то всередині орбіти знаходиться дещо менша частина заряду, ніж зовні.

Мал. 1. Вісь орбіти перпендикулярна площині креслення.

Мал. 2. Вісь орбіти паралельна площині креслення.

За визначенням магнітний момент зарядженої сфери , Де елемент струму дорівнює добутку елемента заряду на швидкість , а - охоплена струмом площа (рис. 1) .Елемент заряду дорівнює добутку щільності заряду на площу s нескінченно малого ділянки. Для побудови таких ділянок розділимо сферичну поверхню на смужки шириною (Рис. 2), а кожну смужку розділимо на ділянки довжиною . Звідки

.

оскільки , То L досить незначно більше M і першим членом подкоренного вираження можна знехтувати. Слід зазначити, що, приймаючи радіус обертання дорівнює M, ми вважаємо всі крапки протоелектрона обертаються з однаковою кутовою швидкістю. Таким чином, протоелектрон за час одного обороту навколо головної осі робить один оборот навколо паралельної власної осі, подібно обертанню Місяця навколо Землі. При цьому зовнішня сторона його, всупереч канонам, рухається трохи швидше за швидкість світла. Спроби вважати рівними лінійні швидкості всіх точок, тобто обертання в зворотний бік, до потрібних результатів не приводять.

Диференціал магнітного моменту має вигляд

.

Інтегруючи цей вираз, отримаємо, природно, магнетон Бора.

.

табличне значення . Для того, щоб з цього рівняння отримати аномальний магнітний момент, досить збільшити в A раз радіус протоелектрона і пов'язаний з ним через постійну тонкої структури Комптонівське радіус його орбіти. Поправка на аномальність .

табличне значення . Перевіримо, наскільки отримане значення відрізняється від того, що могло б вийти при точному значенні L:

,

.

Як бачимо, значення різняться не більше, ніж на 9 мільйонних.

Аналогічно можна отримати аномальний магнітний момент мюона. Поправка на аномальність

.

табличне значення .

Отримані результати є макроскопічними і по відношенню до мікроскопічної теорії аномального магнітного моменту, розробленої в КЕД. Відповідно до цієї теорії причиною ефекту є поляризація вакууму з народженням і знищенням віртуальних фотонів. У світлі викладається гіпотези переважно говорити про поляризацію вакуум-пар. Щоб пояснити фізику процесу, необхідно зробити одне важливе припущення: електричне поле заряду, яке б воно не було, матеріально і чинить тиск на заряд-джерело. Це підтверджується, в першу чергу, явищем відштовхування однойменних зарядів. При цьому внутрішній тиск, розштовхує заряд, врівноважується зовнішнім. Поляризація вакууму, т. Е. Поворот до негативного протоелектрону позитивних сторін вакуум-пар, зменшує тиск зовнішнього негативного поля, внаслідок чого внутрішній тиск дещо розширює заряджену оболонку. Відповідно зростає радіус орбіти. У рівних пропорціях зменшуються електростатична, магнітна і кінетична складові маси електрона. Звичайно, це вимагає експериментального підтвердження. Спін електрона не змінюється, так як зниження електростатичного маси в A раз компенсується таким же збільшенням радіуса орбіти. Слід також зазначити, що аномальний магнітний момент електрона, починаючи з дослідів Зеемана і Ланде і закінчуючи методами відкриття і подальших уточнень, проявляється в зовнішньому магнітному полі. Поправка на аномальність по суті є половиною g-фактор, інакше званого множником Ланде, що спостерігається в складному ефекті Зеемана. Однозначність аномального магнітного моменту в різних магнітних полях (крім сильних) вказує на квантованность ефекту.

назад зміст вперед