Moment magnétique de spin

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

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Physique théorique - Physique quantique

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

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, nommé 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, nommé facteur de Landé (1921). Ce nombre fluctue 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 identique 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 anormal de l'électron

Article détaillé : Moment magnétique anormal.

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

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

Il existe par conséquent 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 anormal 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

↑ Quoique 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 $q = e$ , pour le comparer à ceux de l'électron et du proton.

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