g-фа́ктор — множитель, связывающий гиромагнитное отношение частицы γ с классическим значением гиромагнитного отношения γ0: γ = gγ0, где классическое значение равно q/2mc (q — заряд частицы, m — её масса, c — скорость света в вакууме).
Для классической частицы g-фактор равен 1, для свободных квантовых частиц со спином ½ эта величина равна 2, согласно уравнению Дирака. Для реальных частиц экспериментально определённое значение g-фактора может отличаться как от 1, так и от 2, и является одной из характеристик частицы.
Иногда g-фактор определяют с учётом знака согласно равенству
где μS — магнитный момент частицы, связанный с её спином S.
g-Фактор электрона Уравнение Дирака, описывающее квантовый электрон, даёт для g-фактора значение −2. Однако экспериментальные исследования, которые провели в 1947 году Поликарп Куш и Фоли, показали, что g-фактор электрона отличается от двойки. Объяснение этому дал Джулиан Швингер в рамках квантовой электродинамики. Отличие обусловлено взаимодействием электрона с виртуальными фотонами. Теоретическое значение относительного отклонения g-фактора электрона от двойки равно
где — постоянная тонкой структуры. Это значение согласуется с экспериментальным с точностью до 10−6.
В 1955 году Поликарп Куш получил Нобелевскую премию по физике за точное измерение магнитного момента электрона, а следовательно, и g-фактора.
g-Факторы других частиц g-Фактор другого лептона, мюона, почти не отличается от g-фактора электрона, поскольку также обусловлен электромагнитным взаимодействием. g-факторы адронов значительно отличаются от теоретических значений, поскольку в их формировании принимают участие виртуальные частицы, переносящие сильное взаимодействие.
g-Факторы разных частиц (с учётом знака) Частица g-фактор (погрешность) Электрон −2,00231930436153(53)NIST: elecron g factor . Мюон −2,0023318418(13)NIST: muon g factor Нейтрон −3,8260854(90)NIST: neutron g factor . Протон +5,585694713(46)NIST: proton g factor Тритон +5,957924896(76)NIST: triton g factor Дейтрон +0,8574382308(72)NIST: deuteron g factor Гелион −4,255250613(50)NIST: helion g factor +Значения приведены на сайте NIST (значения для тритона, дейтрона и гелиона приведены в ядерных магнетонах, то есть отличаются от определения в начале статьи)
Источники Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — М.: Мир, 1979.
Примечания
Категория:Атомная физика Категория:Ядерная физика Категория:Физика элементарных частиц Категория:Квантовая электродинамика Категория:Безразмерные параметры