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2017年12月16日 星期六

丁酉(鸡)年十月廿九

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μ子和电子回磁比 - 正文 [回目录]

  μ 子和电子的固有磁矩与它们各自的自旋的比值。这两个比值已经在实验上精确测定到七位有效数字;在实验误差范围内,测量结果与理论计算值完全符合,这是对于有关理论,特别是量子电动力学的有力支持。质量为m,电荷为e的粒子,由轨道运动产生的磁矩与角动量的比值是e/2mс(с是光速),而按照P.A.M.狄喇克的理论,自旋1/2的粒子的固有磁矩与自旋之比是上述数值的两倍,因此通常将μ子、电子回磁比写成g(e/2mс), 其中的g因子与2相差大约千分之一。这一差异称为反常磁矩,它标志着μ子、电子的性质对简单的狄喇克理论的偏离,按定义g=2(1+α)。测量这一偏离的实验被称为g-2实验。量子电动力学将产生这一偏离的原因解释为在 μ子、电子与外电磁场产生作用的过程中产生了一个或多个虚光子。在更精确的计算中,还要考虑这些虚光子转化为虚的带电粒子对,以及 μ子、电子通过弱相互作用产生其他虚粒子的可能性。将这些全部考虑在内的最新计算结果,对于μ子和电子分别是 αμ=(1165921±8.3)×10-9αe=(1159652.460±0.148)×10-9。实验上测量 α 的方法是让极化的 μ 子、 电子在磁场中作圆周运动,如果g=2则相对于动量方向的极化不会改变,因此通过极化方向的进动,能够测得反常磁矩的值。最新的实验结果是αμ=(1165924±8.5)×10-9αe=(1159652.209±0.031)×10-9。这是在物理学中理论与实验高精度地相符的少有范例之一。这一符合表明 μ子和电子在很小空间距离处仍表现为点状粒子。关于 μ子、电子结构的任何理论都必须足够精确地复现这一结果,这是对于这类理论的一个很强的限制。

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更新时间 : 2009-04-29

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