异常磁矩
电子
对费米子磁矩的单循环修正
异常磁矩的单循环修正对应最早且最大的量子力学修正,而电子的异常磁矩单循环修正可由右图 顶点函数 ( 英语 : Vertex function ) 的计算所得。这个计算还是相对地直接的 ,单循环结果为:
其中α为精细结构常数。这个结果最早由朱利安·施温格于1948年得出 ,而这个数也被铭刻在他的墓碑之上。电子异常磁矩的量子电动力学公式系数的计算到2009年已经用到α ,而且已知解析值已逹到α 。量子电动力学的预测值与实验观测值在超过10位有效数字时仍然一致,因此电子异常磁矩是物理学史上确认准确性最高的常数。
现时的实验与误差为 :
根据以上的数值,a的已知准确度大概为十亿分之一(10 )。要达到这样的准确度,量度g时的准确度需达千亿分之一(10 )。
μ子
μ子g-2的单循环 最小超对称标准模型 ( 英语 : Minimal Supersymmetric Standard Model ) 修正,分别内含超中性子和超μ子(左),以及 超荷子 ( 英语 : chargino ) 和超μ子超中微子。
μ子的异常磁矩计算方式与电子的相近,它的量度可以作为标准模型的精密试验。μ子的异常磁矩预测值包含三个部分 :
首两个部分分别代表电子和光子循环,以及W及Z玻色子循环,而它们可以通过第一原理的计算准确地得知。第三部分代表强子循环,而这部分不能单独通过理论来准确得知。它需要使用通过量度电子─反电子(e e )碰撞时重子转化成μ子所得的实验比值( R ( 英语 : R (cross section ratio) ) )来估算。实验值与标准模型预测值的不确定度在2006年时超过标准差的3.6倍 ,意味着超出标准模型旳物理学可能对此有所影响(或是理论/实验误差并不是完全受到控制)。这是标准模型与实验间其中一项由来已久的差异。
布鲁克黑文国家实验室的E831实验研究μ子与反μ子在不变外加磁场下的进动,实验中粒子环绕密闭的贮存环运动 。
E821实验对外公布的平均值为
其中第一个误差是统计误差,第二个是系统误差 。
费米国立加速器实验室有一项新的实验,叫“μ子g-2”,他们计划使用E821实验用的磁铁来改进这个数值的准确度 。预计会在2016年开始收集数据,同时亦预计运行数年后所得的实验准确值将会为现时的4倍。
复合粒子
复合粒子的异常磁矩通常都相当大。由夸克组成且带电荷的质子如此,而带中性电荷的中子也是如此。
参考文献
来源
Vonsovsky, Sergei. Magnetism of Elemetary Particles. Mir Publishers. 1975.
Kusch, P.; Foley, H. M. The Magnetic Moment of the Electron. Physical Review. 1948, 74 (3): 250–263.Bibcode:1948PhRv...74..250K. doi:10.1103/PhysRev.74.250 .
参见
g-factor (physics)
Anomalous electric dipole moment
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