Введение
Квантово-полевые различия в магнитных свойствах по сравнению с тем, что ожидается из классических теорий
В квантовой электродинамике аномальный магнитный момент частицы представляет собой вклад эффектов квантовой механики, выраженных диаграммами Фейнмана с петлями, в магнитный момент этой частицы. Магнитный момент, также называемый магнитным дипольным моментом, является мерой силы магнитного источника. Магнитный момент "Дирака", соответствующий диаграммам Фейнмана на уровне дерева (который можно рассматривать как классический результат), может быть вычислен из уравнения Дирака. Обычно он выражается через g-фактор; уравнение Дирака предсказывает. Для таких частиц, как электрон, этот классический результат отличается от наблюдаемого значения на небольшую долю процента. Эта разница и есть аномальный магнитный момент, обозначаемый и определяемый как
Муон
Аномальный магнитный момент мюона рассчитывается аналогично тому, как рассчитывается для электрона. Прогноз значения аномального магнитного момента мюона включает три компоненты, указывающие на то, что физика за пределами Стандартной модели может оказывать влияние (или что теоретические/экспериментальные погрешности не полностью учтены). Это одно из давних расхождений между Стандартной моделью и экспериментом. Эксперимент E821 в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL) изучал прецессию мюонов и антимюонов в постоянном внешнем магнитном поле при их движении по замкнутому кольцу хранения. Эксперимент E821 опубликовал следующее среднее значение. Новый эксперимент в Фермилабе под названием "Muon g-2", использующий магнит из эксперимента E821, позволит повысить точность этого значения. Сбор данных начался в марте 2018 года и, как ожидается, завершится в сентябре 2022 года. Предварительный результат, опубликованный 7 апреля 2021 года, в сочетании с существующими измерениями, дает более точную оценку, превышающую теоретическое предсказание Стандартной модели на 4,2 стандартных отклонения. Кроме того, эксперимент E34 в J-PARC планирует начать свою первую серию запусков в 2024 году. В апреле 2021 года международная группа из четырнадцати физиков сообщила, что, используя расчеты ab initio в квантовой хромодинамике и квантовой электродинамике, им удалось получить теоретическое приближение, которое лучше согласуется с экспериментальным значением, чем предыдущая теоретическая оценка, основанная на экспериментах по аннигиляции электронов и позитронов.
A new experiment at Fermilab called "Muon g−2" using the E821 magnet will improve the accuracy of this value. Data taking began in March 2018 and is expected to end in September 2022. An interim result released on 7 April 2021 yields which, in combination with existing measurements, gives a more precise estimate , exceeding the Standard Model prediction by 4.2 standard deviations. Also, experiment E34 at J PARC plans to start its first run in 2024. In April 2021, an international group of fourteen physicists reported that by using ab initio quantum chromodynamics and quantum electrodynamics simulations they were able to obtain a theory based approximation agreeing more with the experimental value than with the previous theory based value that relied on the electron–positron annihilation experiments.
Композитные частицы
Композитные частицы часто обладают огромным аномальным магнитным моментом. Нуклоны, протоны и нейтроны, состоящие из кварков, являются примерами. Магнитные моменты нуклонов велики и оказались неожиданными: магнитный момент протона намного больше, чем можно было бы ожидать для элементарной частицы, а магнитный момент нейтрона, учитывая его нулевой заряд, предполагалось равным нулю.