核磁子

核磁子についての解説

核磁子（かくじし、英: nuclear magneton）は、核子が持つ特有の磁気モーメントを示す物理定数です。この概念は、粒子物理学や核物理学の重要な要素となっており、特に陽子や中性子の性質を理解するために欠かせません。

核磁子の特性

核磁子は、しばしば電子が持つ磁気モーメントであるボーア磁子と対比されることが多く、そのため核ボーア磁子とも呼ばれます。国際単位系（SI）における核磁子の値は、2022年のCODATAによって推奨されています。また、国際量体系（ISQ）では、核磁子が特定の物理定数を用いて表現されています。ここで使用される記号は以下の通りです。

• -
• - e: 電気素量
• - ħ: プランク定数
• - mp: 陽子の質量

ガウス単位系では、電流と磁気の関連性に違いがあるため、光速度 c が因子として加わる形になります。これは異なる単位系での表記の重要性を示しています。

陽子と中性子の関係

核子の中でも陽子は、電子と同じスピン及び電気素量を有するフェルミオンであり、その質量は電子の約1840倍です。このため、核磁子としての陽子の磁気モーメントは、電子のボーア磁子の約1840分の1に相当します。

理論的には、核磁子の値は陽子の磁気モーメントとほぼ同等であるはずですが、実際には大きな違いがあります。陽子の磁気モーメントは次のように表現されます。

• - 陽子の磁気モーメント: μₚ ≈ 2.79μₙ
• - 中性子の磁気モーメント: μₙ ≈ -1.91μₙ

ここで、μₙは核磁子を指示しています。このように、陽子や中性子の実際の磁気モーメントは、核磁子の理論値とは大きく異なることがわかります。

異常磁気モーメントの概念

この違いは「異常磁気モーメント」と呼ばれ、陽子や中性子が内部に電荷を持つクォークから構成された複合粒子であることに起因すると考えられています。これは、粒子の内部構造に関連した興味深い物理現象です。

核磁子を理解することで、より深く粒子物理学や核物理学の基礎を学ぶことができます。また、核磁子に関する研究は、物質の性質理解や新しい技術開発にも寄与しています。今後の研究が期待される分野でもあり、さらなる発見が待たれるところです。

参考資料

• - 異常磁気モーメント
• - ボーア磁子

外部リンクとして、NISTが提供する「CODATA Value: nuclear magneton」のページも役立つ情報源となるでしょう。

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