Fattore-g

In fisica, in particolare in fisica atomica, il fattore-g, anche chiamato momento magnetico adimensionale o con il termine inglese g-factor, è una quantità adimensionale che caratterizza il momento magnetico e il rapporto giromagnetico di una particella.

Il fattore-g è una costante di proporzionalità che collega il momento magnetico μ al numero quantico del momento angolare orbitale e ad una unità fondamentale magnetica, generalmente il magnetone di Bohr o il magnetone nucleare.

Il fattore-g dell'elettrone

Vi sono tre momenti magnetici associati all'elettrone: lo spin, il numero quantico azimutale e la loro somma, il momento angolare totale. Ad ognuno di questi momenti corrisponde un dato fattore-g:

Fattore-g di spin

Template:Vedi anche Il fattore-g associato allo spin, identificato con $g_S$ o $g_e$, è definito da:

${\mathit{\mu }}_S=-g_S{\mu }_{\mathrm{B}}(𝐒/\hslash )$

dove ${\mathit{\mu }}_S$ è il momento magnetico totale associato allo spin, $𝐒$ lo spin e ${\mu }_B$ il magnetone di Bohr.

La componente lungo l'asse z del momento magnetico è:

${\mu }_z=-g_S{\mu }_{\mathrm{B}}{m}_s$

Il valore $g_S$ è approssimativamente 2,002319 ed è noto con grande precisione.

Fattore-g orbitale

Template:Vedi anche Il fattore-g orbitale, identificato con $g_L$, è definito:

${\mathit{\mu }}_L=g_L{\mu }_{\mathrm{B}}(𝐋/\hslash )$

dove ${\mathit{\mu }}_L$ è il momento magnetico totale associato al momento angolare $𝐋$.

Il valore di $g_L$ è circa pari a 1, e la componente lungo l'asse z del momento magnetico è:

${\mu }_z=g_L{\mu }_{\mathrm{B}}{m}_l$

che, essendo $g_L=1$, è pari a ${\mu }_B{m}_l$.

Fattore-g di Landé

Template:Vedi anche Il fattore-g di Landé, identificato con $g_J$, è dato da:

$\mathit{\mu }=g_J{\mu }_{\mathrm{B}}(𝐉/\hslash )$

dove $\mathit{\mu }$ è il momento magnetico totale, derivante sia dal momento angolare che dallo spin, e quindi dal momento angolare totale $𝐉=𝐋+𝐒$. Il valore di $g_J$ è dunque associato in questo caso a $g_L$ e $g_S$.

Fattore-g nucleare

Protoni, neutroni e vari nuclei hanno spin e momento magnetico, e dunque anche un caratteristico fattore-g. La formula che li relaziona è:

$\mathit{\mu }=g{\mu }_{\mathrm{N}}(𝐈/\hslash )$

dove $\mathit{\mu }$ è il momento magnetico risultante dallo spin, $𝐈$ è lo spin nucleare e ${\mu }_{\mathrm{N}}$ il magnetone nucleare.

Fattore-g del muone

Template:Vedi anche Il muone, come l'elettrone, ha un fattore-g di spin dato da:

$\mathit{\mu }=g(e\hslash /(2m_{\mu }))(𝐒/\hslash )$

dove $\mathit{\mu }$ è il momento magnetico risultante dallo spin $𝐒$ e $m_{\mu }$ la massa della particella.

Fattori-g noti

I valori dati dal National Institute of Standards and Technology di alcune particelle sono:

Particella	fattore-g	Incertezza
Elettrone	$g_{\mathrm{e}}=-2,0023193043622$	$0,0000000000015$
Neutrone	$g_{\mathrm{n}}=-3,82608545$	$0,00000090$
Protone	$g_{\mathrm{p}}=5,585694713$	$0,000000046$
Muone	$g_{\mu }=-2,0023318414$	$0,0000000012$

Bibliografia

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Voci correlate

• Fattore di Landé
• Magnetone di Bohr
• Magnetone nucleare
• Operatore momento angolare
• Momento magnetico
• Rapporto giromagnetico