缪子：通往新物理的门户

2021年4月7日,美国费米实验室缪子反常磁矩(Muon g-2)国际合作组发布了最新的实验测量结果。结合美国布鲁克海文实验室15年前的实验值,目前缪子反常磁矩最新的实验平均值与标准模型预言值有4.2个标准方差的差异,强烈暗示超越标准模型物理的存在。文章通过介绍基本粒子磁矩的研究历史,希望帮助读者加深对缪子反常磁矩和高精度前沿相关研究的了解和认识。     

稀土正铁氧体RFeO_3中的磁化开关效应

磁化开关效应(也称自旋开关效应),是指RFeO_3中稀土离子磁矩或铁离子磁矩在特定的外场和温度下发生180°翻转的现象,且由于材料体系中稀土离子的不同而呈现出多种表现形式。文章对稀土正铁氧体RFeO_3体系中的磁化开关效应进行分类讨论,并详细讨论磁化开关现象发生前后,稀土离子磁矩和铁离子磁矩两种亚晶格的磁构型,以及外磁场对磁化开关效应的调控。     

光子磁矩上限的估计

量子电动力学认为光子的电荷和磁矩绝对为零。过去曾用电场加速方法在实验上测量过,光子电荷的上限值不超过10~(-15)电子电荷。但实验上还没有给出过光子磁矩的上限。我们用精密测量光子穿过介质后能量变化的实验来估计光子磁矩的上限。     

X射线磁性圆二色: MgO衬底铁单晶膜的轨道磁矩和自旋磁矩

利用X射线磁性圆二色(XMCD)吸收谱研究了在MgO衬底外延的铁单晶薄膜的原子磁矩. 根据XMCD吸收谱的加和定则, 得到了铁原子的自旋磁矩和轨道磁矩分别是0.069和2.33 μ_B. 并与不同铁膜的轨道和自旋磁矩进行了比较, 基本上与已发表的实验和理论数据吻合. 实验结果表明当铁的轨道磁矩随膜厚的增加而下降, 向体样品的轨道磁矩靠近, 而自旋磁矩变化不大.     

基本粒子的反常磁矩和电磁质量差的关系

SU(3)群的八重态理论曾经预言各种超子的反常磁矩μ的值。到现在为止,人们尚无法用实验直接测量这些超子(除A超子外)的磁矩来和理论比较。早些时候,Feynman和 Speisman以及Oishi和Katsumori已经用计算说明核子反常磁矩的存在是使得中子比质子略重的原因。如果核子只通过电荷e和电磁场作用,那么质子和电磁场间的作用将产生电磁质量,这就使得质子的质量大于中子的质量。但质子还可以通过反常磁矩和电磁场作用,这两种作用的相互干涉使得质子的电磁质量反而小于纯粹由反常磁矩所产生的中子的电磁质量。这正是我们所观察到的情况。在场论计算里,上述造成电磁质量的过程由图1     

具有磁荷和磁矩的中子星温度分布规律的研究

具有磁荷和磁矩的中子星的静态外部度规的时间分量为式中为磁荷,P为磁矩,G为万有引力常数,M为中子星质量,r为中子星半径,c为光速。     

一个由量子数决定的磁矩公式

迄今,强子的磁矩公式通常都基于夸克模型,重子磁矩由夸克及其相互作用决定。虽然由此获得了著名的结论μ(n)/μ(P)=-2/3和若干进展,但是这必然涉及粒子的结构和尚无定论的内部相互作用。因此,一直是一个不断探讨的问题。本文提出一种新方法,它类似于强子的GMO质量公式,重子磁矩由重子的量子数决定。这种方法与粒子的具体组分和相互作用无关。     

Co0.9Fe0.1合金膜中组分元素的原子自旋磁矩和轨道磁矩及其对宏观磁化强度的贡献

CoFe合金由于具有高饱和磁化强度、高居里温度和低矫顽力等特性备受人们关注, 研究合金中高饱和磁化强度的来源在实验上具有重要的意义. 利用X射线磁性圆二色性技术(XMCD)结合常规的磁测试手段对磁控溅射法制备的Co_0.9Fe_0.1合金薄膜进行研究, 利用加和定则得到Co的自旋(spin)磁矩和轨道(orbit)磁矩分别为1.58和0.31 mB, Fe的自旋磁矩和轨道磁矩分别为1.63和0.36 μ_B, , 由此得到合金的平均原子磁矩为1.90 μ_B, 这一结果与用SQUID磁强计测得的合金平均原子磁矩1.82 μ_B基本相符; Fe和Co对样品的磁化强度的贡献比例为10.5︰89.5, 总的自旋磁矩和轨道磁矩对磁化强度的贡献为83.4︰16.6; 把自旋磁矩和轨道磁矩分开则有m_Fe-spin︰m_Fe-orbit︰m_Co-spin︰m_Co-orbit = 8.6︰1.9︰74.8︰14.7.     

重子磁矩中的双夸克效应

重子的三夸克模型包括非相对论势模型和口袋模型能较好地解释p,n和A的磁矩,但所预言的其他重子的磁矩与实验值存在着明显的偏离。最近文献[3,4]利用重子的双夸克-夸克模型,从不同的角度出发讨论了双夸克对重子磁矩的影响,改进了同实验值的符合。本文将在非相对论双夸克-夸克模型的基础上,进一步考虑双夸克的效应,特别是胶子交换对     

磁化油燃烧效率的研究

自1973年石油危机以来,从世界范围来看,节约能源已引起极高的重视。除发展新能源之外,改进雾化并提高燃料油的燃烧效率也是一个极重要的方法。柴油通过强磁场的过程称为磁化。油是一种反磁性物质。它没有磁矩。在它通过磁场或磁场和电场时,油分子的基本粒子——电子在磁场或电场和磁场的诱导下产生瞬时极化,产生一个瞬时诱导磁矩。诱导磁矩的产生使原来的平衡状态被破坏,引起分子以直角互相排斥,减弱了分子间互相作用的静电力,增强了油粒子的雾化能力,改善了油的燃烧性能。     

GaN掺Cr材料的局域电子结构和磁性

运用原子团模型研究了稀磁半导体GaN掺Cr的局域电子结构和磁性, 计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法. 计算结果表明Cr原子的磁矩随掺杂浓度有明显的变化, 变化趋势和实验结果吻合. 在包含两个Cr原子的体系中, Cr原子之间是铁磁性偶合, 每个Cr原子的磁矩与相同浓度下掺杂一个Cr原子的磁矩相近. 对于不同的掺杂浓度, Cr原子与最近邻N原子之间均为反铁磁偶合, Cr原子的3d电子与N原子的2p电子之间有很强的杂化, 这与晶体的能带计算方法得到的结果一致.     

铁磁性

铁磁性是物质在凝聚相(晶态)的各种各样的极有趣味的物理性质之一。决定物质在铁磁状态下的特征的基础是其中的自发的平行排列着的原子磁矩,这种自发的平行排列是与外磁场无关的。单位体积中原子磁矩的向量总和——自发磁化强度 I_s—是物质在铁磁状态下的一个宏观特征量。在铁磁体中,不加外磁场而有 I_s(?)0的存在是晶体中     

磁性细菌

磁性细菌体内带有磁性物质,它们正是利用这些物质在地球的磁场中确定其方位,大概也以此帮助自己寻食。一些巴西科学家一直在对在巴西境内湖泊及河流中发现的磁性细菌进行研究,试图确定这些细菌磁矩的大小以及它们在突变磁场中的反应。磁矩是物体内部磁力与外部磁场相互作用强度的度量。由于目前人工培养这类细菌还没成功,故试验样本只能从野外采集。科学家们用磁强计对每立方厘米含有100×10~6个细胞的冰冻样本进行了测     

CM天体的引力性质

一、CM场中试验粒子的加速度文献[1]给出了具有磁荷和磁矩的天体(以下简称CM天体)的引力场方程的解:     

核磁共振谱在有机化学中的应用

核磁共振谱是在1946年由Purcell和Bloch两个学派同时发现的,经过十多年来的发展,在分子结构的测定及化学动力学方面都得到广泛的应用。尤其是在最近五六年来,由于广泛测定了各类有机化合物的核磁共振谱,积累了大量数据,所以核磁共振谱的测定已经成为有机化学研究中最重要的方法之一。按照古典的说法,具有磁矩的原子核好象一个小磁铁,在外加强磁场中磁矩绕外场方向进动,进动的角频率ω随外加磁场的大小决定,这个进动的角频率又称为Larmor频率,可用下式表示,即:     

回旋费米子的Berry相因子

自从Belrry的工作以来,几何相因子的观念引起了人们的重视。验证Berry相因子的实验有通过外加旋转磁场,使中子磁矩产生相应的运动,以及用机械的办法转动晶体,从而使固着在晶体上的核自旋产生回旋运动     

中子衍射测定核反铁磁有序

法国阿巴拉加姆(A.Abragam)及其合作者在低于10~(-6)K的极低温度,利用中子衍射研究了氢化锂(LiH)中原子核自旋系统的反铁磁结构。根据热力学定律,在足够低的温度,所有的分子无序状态,例如元磁矩的无规取向,都必须中止,系统将变为完全的有序状态。     

一维纳米固体的原子振动

纳米固体材料有许多不同于传统材料的性能,因而近来引起材料科学界,物理学界和化学界的浓厚兴趣。现有的研究工作已经表明,纳米材料的强度、韧性、磁化率、矫顽力、饱和磁矩、磁损耗、传热性、光吸收、传感、催化等力学、物理和化学性能都有别于传统材料,可望为材料的应用开拓一个崭新的领域,对高技术及新材料的发展产生重要地影响。     

个人的一些回忆

在一页签署1925年10月17日的给《自然科学》编辑的信中,S.A.古兹密特和我提出一种想法,我们认为每个电子以角动量(?)/2旋转,并且除带有电荷e以外,还带有一个磁矩,其大小等于一个玻尔磁子·e(?)/2mc(式中(?)是修正了的普朗克常数,m是电子的质量,c是光速)。我们经常谈到关于导致产生这种想法     

含稳定氮氧自由基的C60衍生物的合成及其磁性质

自由基具有净磁矩,含有稳定氮氧自由基的化合物具有一定磁性质,用二酮、α－氨基酸及Ｃ６０利用１,３－偶极环加成反应合成Ｃ６０吡咯烷衍生物,用间－氯过氧苯甲酸室温上对其进行氧化得到含稳定氮氧自由基的Ｃ６０吡咯烷衍生物,并利用ＥＳＲ和ＳＱＵＩＤ对其磁性质作了研究,研究表明,这一新的含有稳定氮氧自由基的Ｃ６０衍生物具有反铁磁性。