Moment magnetique de spin

Moment magnetique de spin

Moment magnétique de spin

En physique, le moment magnétique de spin représente le moment magnétique associé au spin d'une particule.

Sommaire

Définition - Magnéton de Bohr

Pour l'électron, possédant un spin 1/2, c'est-à-dire S= \hbar /2 et un facteur de Landé g = 2, on obtient le « quantum magnétique  » suivant, appelé magnéton de Bohr :

\mu_{B} = \frac{e \hbar}{2 m_e}

Définition - Facteur de Landé

On associe à une particule de charge q, de masse m, et de spin donné un moment magnétique de spin :


\vec{\mu}_S \ = \ g \ \frac{q}{2 m} \ \vec{S}


où g est un nombre pur, appelé facteur de Landé (1921). Ce nombre varie selon la nature de la particule : on a approximativement g = 2 pour l'électron, g = 5,586 pour le proton, et g = − 3,826 pour le neutron [1].

On remarquera que le moment magnétique de spin de l'électron est à peu de choses près égal au magnéton de Bohr car g\approx 2 (cf ci-dessous) et avec, comme spin de l'électron s = 1 / 2:

\mu_S\approx 2\frac{e}{2m_e}\frac{\hbar}{2}=\mu_B.

Moment magnétique anomal de l'électron

Article détaillé : Moment magnétique anomal.

L'équation de Dirac prédit pour l'électron un facteur de Landé exactement égal à : g = 2. Or, la valeur expérimentale admise en 2005 vaut :

g \ \simeq \ 2,002 \ 319 \ 304 \ 373 \ 7

Il existe donc un écart, décelé pour la première fois en 1947 dans la structure hyperfine de l'hydrogène et du deutérium : on parle alors de moment magnétique anomal de l'électron. La théorie quantique des champs du modèle standard rend compte avec une très grande précision de cette anomalie.

Voir aussi

Bibliographie

  • Sin-Itiro Tomonaga ; The story of spin, The university of Chicago press (1997), ISBN 0-226-80794-0. Traduction anglaise d'un ouvrage paru en japonais en 1974.
  • Marc Knecht ; The anomalous magnetic moments of the electron and the muon, séminaire Poincaré (Paris, 12 Octobre 2002), publié dans : Bertrand Duplantier et Vincent Rivasseau (Eds.) ; Poincaré Seminar 2002, Progress in Mathematical Physics 30, Birkhäuser (2003), ISBN 3-7643-0579-7. Texte complet disponible au format PostScript.

Notes et références

  1. ↑ Bien que le neutron ait une charge q = 0, il possède un spin 1/2\hbar. On lui attribue ici un facteur de Landé correspondant au moment magnétique de spin calculé pour la valeur q = e, afin de le comparer à ceux de l'électron et du proton.
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