единица измерения магнитного момента , принятая в атомной и ядерной физике.
Магнитный момент атомных систем в основном обусловлен движением электронов и их спином и измеряется в магнетонах Бора:
эрг/гс (1)
Здесь - Планка постоянная , е и m - абсолютные величина заряда и масса электрона, с - скорость света.
В ядерной физике магнитные моменты измеряются в ядерных магнетонах, отличающихся от mБ заменой массы электрона m на массу протона М :
эрг/гс (2)
Физический смысл величины mБ легко понять из полуклассического рассмотрения движения электрона по круговой орбите радиуса r со скоростью v. Такая система аналогична витку с током, сила I которого равна заряду, деленному на период вращения: I ev / 2p r . Согласно классической электродинамике, магнитный момент витка с током, охватывающего площадь S, равен в системе Гаусса (см. СГС система единиц )m IS/c evr / 2 c , или m eMl / 2 mc , где Ml mvr - орбитальный момент количества движения электрона. Если учесть, что по квантовым законам орбитальный момент Ml электрона может принимать лишь дискретные значения, кратные постоянной Планка, Ml l , где l 0, 1, 2,..., то получится следующее выражение:
(3)
Таким образом, магнитный момент электрона, находящегося в состоянии с орбитальным моментом Ml , кратен М. Бора. Следовательно, в данном случае mБ играет роль элементарного магнитного момента - 'кванта' магнитного момента электрона.
Помимо орбитального момента количества движения Ml, обусловленного вращением, электрон обладает собственным механическим моментом - спином, равным s 1/2 (в единицах ) . Спиновый магнитный момент m s 2mБ s , то есть в 2 раза больше величины, которую следовало ожидать на основании формулы (3), но так как s 1/2, то m s электрона также равен М. Бора: ms mБ. Этот факт непосредственно вытекает из релятивистской квантовой теории электрона, в основе которой лежит Дирака уравнение .
Ядерный М. имеет аналогичный смысл: это магнитный момент, создаваемый движением протона (внутри ядра) с орбитальным моментом l 1 . Однако собственные магнитные моменты ядерных частиц - протона и нейтрона, обладающих, как и электрон, спином 1/2, значительно отличаются от тех значений, которые они должны были бы иметь по теории Дирака. Аномальные магнитные моменты этих частиц обусловлены их сильным взаимодействием .
Д. В. Гольцов.