Fattore-g

quantità adimensionale che caratterizza il momento magnetico e il rapporto giromagnetico di una particella

In fisica, in particolare in fisica atomica, il fattore-g, anche chiamato momento magnetico adimensionale o con il termine inglese g-factor, è una quantità adimensionale che caratterizza il momento magnetico e il rapporto giromagnetico di una particella.

Il fattore-g è una costante di proporzionalità che collega il momento magnetico μ al numero quantico del momento angolare orbitale e ad una unità fondamentale magnetica, generalmente il magnetone di Bohr o il magnetone nucleare.

Il fattore-g dell'elettrone modifica

Vi sono tre momenti magnetici associati all'elettrone: lo spin, il numero quantico azimutale e la loro somma, il momento angolare totale. Ad ognuno di questi momenti corrisponde un dato fattore-g:

Fattore-g di spin modifica

  Lo stesso argomento in dettaglio: Spin.

Il fattore-g associato allo spin, identificato con   o  , è definito da:

 

dove   è il momento magnetico totale associato allo spin,   lo spin e   il magnetone di Bohr.

La componente lungo l'asse z del momento magnetico è:

 

Il valore   è approssimativamente 2,002319 ed è noto con grande precisione.[1][2][3]

Fattore-g orbitale modifica

  Lo stesso argomento in dettaglio: Operatore momento angolare.

Il fattore-g orbitale, identificato con  , è definito:

 

dove   è il momento magnetico totale associato al momento angolare  .

Il valore di   è circa pari a 1, e la componente lungo l'asse z del momento magnetico è:

 

che, essendo  , è pari a  .

Fattore-g di Landé modifica

  Lo stesso argomento in dettaglio: Fattore di Landé.

Il fattore-g di Landé, identificato con  , è dato da:

 

dove   è il momento magnetico totale, derivante sia dal momento angolare che dallo spin, e quindi dal momento angolare totale  . Il valore di   è dunque associato in questo caso a   e  .

Fattore-g nucleare modifica

Protoni, neutroni e vari nuclei hanno spin e momento magnetico, e dunque anche un caratteristico fattore-g. La formula che li relaziona è:

 

dove   è il momento magnetico risultante dallo spin,   è lo spin nucleare e   il magnetone nucleare.

Fattore-g del muone modifica

  Lo stesso argomento in dettaglio: Muone.

Il muone, come l'elettrone, ha un fattore-g di spin dato da:

 

dove   è il momento magnetico risultante dallo spin   e   la massa della particella.

Fattori-g noti modifica

I valori dati dal National Institute of Standards and Technology di alcune particelle sono:[4]

Particella fattore-g Incertezza
Elettrone    
Neutrone    
Protone    
Muone    

Note modifica

  1. ^ Precision pins down the electron's magnetism, su cerncourier.com. URL consultato il 25 marzo 2020 (archiviato dall'url originale il 18 ottobre 2006).
  2. ^ B Odom, D Hanneke, B D'Urso e G Gabrielse, New measurement of the electron magnetic moment using a one-electron quantum cyclotron, in Physical Review Letters, vol. 97, n. 3, 2006, p. 030801, DOI:10.1103/PhysRevLett.97.030801.
  3. ^ S J Brodsky, V A Franke, J R Hiller, G McCartor, S A Paston e E V Prokhvatilov, A nonperturbative calculation of the electron's magnetic moment, in Nuclear Physics B, vol. 703, n. 1-2, 2004, pp. 333–362, DOI:10.1016/j.nuclphysb.2004.10.027.
  4. ^ CODATA Values of the Fundamental Constants, su physics.nist.gov. URL consultato il 25 marzo 2020.

Bibliografia modifica

  • (EN) E. A. Nersesov, Fundamentals of atomic and nuclear physics, Mosca, Mir Publishers, 1990, ISBN 5-06-001249-2.

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