Модель ядерных оболочек

Магнитный дипольный момент. Классическое определение магнитного дипольного момента частицы с массой m и зарядом q:

 . (26)

В микромире аналогом классического момента  является магнитный момент орбитального движения

где qℏ/2mc – магнетон.

Если выражать  в магнетонах, а l в  , то

 . (28)

Обобщая (27) на случай магнитного момента, возникающего за счет спина, запишем его в виде

 , (29)

или
 (30)

где  — безразмерная константа (спиновый, гиромагнитный множитель), учитывающий отклонение собственного (спинового, а значит квантового) магнитного момента от классического (орбитального). В значении  скрыта информация о структуре частицы. Можно показать (впервые это было сделано Дираком), что точечная заряженная частица со спином 1/2 массой m и зарядом q (например, электрон) имеет величину собственного магнитного момента

т.е. для нее  . Отклонение  от этой величины для частицы со спином ½ говорит о внутренней структуре частицы. Экспериментальное определение  и их объяснение – важная задача субатомной физики.

Можно ввести, обобщая, и орбитальные гиромагнитные множители  которые очевидно равны 1, например,

С помощью  можно включить в эту схему и нейтральные частицы, для которых  , например нейтрон, полагая для него

Магнитные моменты нуклонов и ядер выражают в ядерных магнетонах

которые в  раз меньше магнетона Бора

Таким образом, магнитный дипольный момент ядра имеет орбитальную и спиновую составляющие:

 (31)

Гидромагнитные факторы (g-факторы) электрона, позитрона и нуклонов даны в табл. 1

Таблица 1. Гидромагнитные факторы электрона/позитрона (в  ) и нуклонов (в  )

Частица
Электрон	-1	-2
Позитрон	1	2
Протон	1	5,586
Нейтрон	0	-3,826

Значения  и  определены экспериментально Штерном в 1933 г., Альварецом и Блохом в 1940 г. Отличие  от 2 и неравенство нулю  говорит о сложной структуре (неточечности) нуклона, который, как известно, состоит из кварков.

Вводят также понятие гиромагнитного фактора для каждого ядра:
 . (32)

Колинеарность  и J очевидна, так как при вращении заряда магнитный момент должен совпадать или быть противоположным по направлению с J. Ценность изучения  связана с возможностью получения информации о спинах ядер.

Литература

1. 
   Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц. YPCC. М.,2002.
   
2. 
   Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Юдин Н.П. Частицы и атомные ядра.URSS. Издательство ЛКИ, 2007.