G-omil (fizika)

G -omil (shuningdek, g qiymati deb ataladi) atom, zarracha yoki yadroning magnit momentini va burchak momentini tavsiflovchi o'lchamsiz kattalikdir. Bu mohiyatan proportsionallik konstantasi bo'lib, zarrachaning turli kuzatilgan magnit momentlari m ni ularning burchak momentum kvant raqamlari va magnit moment birligi (uni o'lchamsiz qilish uchun), odatda Bor magnitoni yoki yadro magnitoni bilan bog'laydi.

Ushbu maqola Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekisto Milliy Universiteti Fizika fakulteti talabasi Do'stmuhamedova Shahzoda tomonidan wikita'lim loyihasi doirasida ingliz tilidan tarjima qilindi.

 Ta'rif 

 Dirak zarrasi 
Hech qanday ichki tuzilishga ega bo'lmagan (Dirak zarrasi) zaryadlangan, spin-1/2 zarraning spin magnit momenti  bilan berilgan.
Bu erda  - zarrachaning spin magnit momenti, g - zarrachaning g - omili, e - elementar zaryad, m - zarrachaning massasi va S - zarrachaning spin burchak momenti (Dirak zarralari uchun ħ/2).

 Barion yoki yadro 
Protonlar, neytronlar, yadrolar va boshqa kompozit barion zarralar spinidan kelib chiqadigan magnit momentlarga ega (spin ham, magnit moment ham nolga teng bo'lishi mumkin, bu holda g -omil aniqlanmagan). An'anaviy ravishda, bog'langan g -omillar yadro magnitoni yordamida aniqlanadi va shuning uchun Dirak zarrasi kabi zarracha massasidan emas, balki protonning massasidan bilvosita foydalaniladi. Ushbu konventsiyada ishlatiladigan formula

bu yerda - nuklon yoki yadroning spini natijasida hosil bo'lgan magnit momenti, g - samarali g -omil, I - spin burchak impulsi, N - yadro magnitoni, e - elementar zaryad va m p - protonning qolgan qismi. massa.

Hisoblash

Elektron g -omillar 
Elektron bilan bog'liq uchta magnit moment mavjud: biri uning spin burchak momentidan, biri orbital burchak momentidan va ikkinchisi umumiy burchak momentidan (bu ikki komponentning kvant-mexanik yig'indisi). Ushbu uch momentga mos keladigan uchta turli g -faktor:

Elektron spin g -omil 
Ulardan eng ma'lum bo'lgan elektron spin g-omil (ko'pincha oddiygina elektron g-omil deb ataladi), g e, tomonidan aniqlanadi.

 

Bu erda s - elektronning spini natijasida hosil bo'lgan magnit moment, S - uning spin burchak momenti va  Bor magnitoni hisoblanadi. Atom fizikasida elektronning spin g - faktori ko'pincha g e ning mutlaq qiymati yoki manfiyligi sifatida aniqlanadi:

 

Keyin magnit momentning z -komponenti bo'ladi

 

g s qiymati taxminan 2,002319 ga teng va favqulodda aniqlik bilan ma'lum.  Uning aniq ikkita emasligi sababi anomal magnit dipol momentini kvant elektrodinamika hisobi bilan izohlanadi.  Spin g faktori siklotronning magnit maydonidagi erkin elektron uchun spin chastotasi bilan bog'liq:

Elektron orbital g -omil 
Ikkinchidan, elektron orbital g-omil g L bilan aniqlanadi

 

Bu erda L - elektronning orbital burchak impulsi natijasida hosil bo'lgan magnit moment, L - uning orbital burchak momenti va B - Bor magnitoni . Cheksiz massali yadro uchun g L ning qiymati klassik magnitogirik nisbatning kelib chiqishiga o'xshash kvant-mexanik argumentga ko'ra aynan bittaga teng. Magnit kvant soni m l bo'lgan orbitaldagi elektron uchun orbital burchak momentining z -komponenti.

 

g L = 1 bo'lgani uchun - B m l

Cheklangan massali yadro uchun samarali g qiymati mavjud 

 

bu erda M - yadro massasining elektron massasiga nisbati.

Umumiy burchak momenti (Landé) g -faktor 
Uchinchidan, Lande g-omil g J tomonidan aniqlanadi

 

Bu yerda J - elektronning spin va orbital burchak momentumidan kelib chiqadigan umumiy magnit moment,  - uning umumiy burchak momenti va B - Bor magnitoni . g J qiymati g L va g s ga kvant-mexanik argument bilan bog'liq; Landé g -faktor maqolasiga qarang. J va J vektorlari kollinear emas, shuning uchun faqat ularning kattaliklarini solishtirish mumkin.

Muon g - faktor 

Myuon, xuddi elektron kabi, tenglama bilan berilgan spin bilan bog'liq bo'lgan g -omilga ega

 

bu yerda - muonning spini natijasida hosil bo'lgan magnit moment, S - spin burchak momenti, m - muon massasi.

Myuon g -omilning elektron g -omil bilan mutlaqo bir xil emasligi asosan kvant elektrodinamiği va uning anomal magnit dipol momentini hisoblashi bilan izohlanadi. Ikki qiymat o'rtasidagi deyarli barcha kichik farqlar (uning 99,96%) og'ir zarrachalar diagrammalarining yaxshi tushunilgan etishmasligi bilan bog'liq bo'lib, ular magnit dipol maydonini ifodalovchi fotonning emissiya ehtimoliga hissa qo'shadi, ular muonlar uchun mavjud. QED nazariyasida elektronlar emas. Bular butunlay zarralar orasidagi massa farqining natijasidir.

Biroq, elektronlar va muonlar uchun g -omillar o'rtasidagi barcha farqlar standart model tomonidan aniq tushuntirilmagan. Muon g -omil, nazariy jihatdan, standart modeldan tashqari fizikaga ta'sir qilishi mumkin, shuning uchun u juda aniq o'lchangan, xususan , Brukxaven milliy laboratoriyasida . 2006 yil noyabr oyida E821 hamkorlik yakuniy hisobotida,   ni tashkil qiladi.  Bu 3,4 standart og'ishlar farqi bo'lib, standart Model fizikasidan tashqari ta'sir ko'rsatishi mumkinligini ko'rsatadi. Brookhaven myuon saqlash halqasi Fermilabga ko'chirildi, u erda Muon g -2 tajribasi undan muon g - faktorini aniqroq o'lchash uchun foydalandi. 2021-yil 7-aprelda Fermilab Muon g −2 hamkorligi muon magnit anomaliyasining yangi o‘lchovini taqdim etdi va chop etdi.  Brookhaven va Fermilab o'lchovlari birlashtirilganda, yangi jahon o'rtacha ko'rsatkichi nazariya prognozidan 4,2 standart og'ish bilan farq qiladi.

O'lchangan g - faktor qiymatlari 

Elektron g -omil fizikada eng aniq o'lchanadigan qiymatlardan biridir.

Shuningdek qarang 

 Anomal magnit dipol momenti
 Elektron magnit momenti
 Lande g faktori

Eslatmalar va havolalar

Qo'shimcha o'qish 

 CODATA tavsiyalari 2006

Havolalar 

 Media related to G-factor (physics) at Wikimedia Commons
 
Atom fizikasi