Магнето'н, 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 / 2pr . Согласно классической электродинамике, магнитный момент витка с током, охватывающего площадь S, равен в системе Гаусса (см. СГС система единиц ) m = IS/c = evr / 2c , или m = eMl / 2mc , 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 ms = 2mБ s , то есть в 2 раза больше величины, которую следовало ожидать на основании формулы (3), но так как s = 1 /2 , то ms 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.