Nucleon magnetic moment
ન્યુક્લિયોન ચુંબકીય ક્ષણો એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની આંતરિક ચુંબકીય દ્વિધ્રુવ ક્ષણો છે, જે પ્રતીકો માઇક્રોપ અને માઇક્રોન છે. અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે, જે બંને ન્યુક્લિયોન નાના ચુંબકની જેમ વર્તે છે. તેમની ચુંબકીય શક્તિ તેમની ચુંબકીય ક્ષણો દ્વારા માપવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયનો પરમાણુ બળ અથવા તેમની ચુંબકીય ક્ષણો દ્વારા સામાન્ય દ્રવ્ય સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જેમાં ચાર્જ કરેલ પ્રોટોન પણ કુલમ્બ બળ દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણ, આશ્ચર્યજનક રીતે મોટી, 1933 માં હેમ્બર્ગ યુનિવર્સિટીમાં ઓટ્ટો સ્ટર્ન ટીમ દ્વારા સીધી માપવામાં આવી હતી. જ્યારે 1930ના દાયકાના મધ્યમાં ન્યુટ્રોનને પરોક્ષ પદ્ધતિઓ દ્વારા ચુંબકીય ક્ષણ હોવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે લુઈસ અલ્વારેઝ અને ફેલિક્સ બ્લોચે 1940માં ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનું પ્રથમ સચોટ, સીધું માપન કર્યું હતું. પ્રોટોન પરમાણુ ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ દ્વારા અણુઓનું માપન કરવા માટે પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનો ઉપયોગ સ્કેટરિંગ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને સામગ્રીના અણુ માળખાની તપાસ કરવા અને કણ પ્રવેગકોમાં ન્યુટ્રોન બીમના ગુણધર્મોમાં હેરફેર કરવા માટે કરવામાં આવે છે. ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનું અસ્તિત્વ અને પ્રોટોન ચુંબકીય ક્ષણ માટેનું મોટું મૂલ્ય સૂચવે છે કે ન્યુક્લિયનો પ્રાથમિક કણો નથી. પ્રાથમિક કણમાં આંતરિક ચુંબકીય ક્ષણ હોય તે માટે, તેમાં સ્પિન અને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બંને હોવા જોઈએ. ન્યુક્લિયનોમાં સ્પિન ꯘꯥ/2 હોય છે, પરંતુ ન્યુટ્રોનમાં કોઈ ચોખ્ખો ચાર્જ હોતો નથી. તેમની ચુંબકીય ક્ષણો ગૂંચવણભરી હતી અને 1960 ના દાયકામાં હેડ્રોન કણો માટે ક્વાર્ક મોડેલ વિકસાવવામાં આવ્યું ત્યાં સુધી માન્ય સમજૂતીને નકારી કાઢી હતી. ન્યુક્લિયનો ત્રણ ક્વાર્કથી બનેલા હોય છે, અને આ પ્રાથમિક કણોની ચુંબકીય ક્ષણો ન્યુક્લિયનોને તેમની ચુંબકીય ક્ષણો આપવા માટે ભેગા થાય છે. વર્ણન પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણ માટે CODATA ભલામણ કરેલ મૂલ્ય છે અથવા ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણના મૂલ્ય માટે શ્રેષ્ઠ ઉપલબ્ધ માપ છે અહીં, μN એ પરમાણુ ચુંબક છે, જે પરમાણુ ઘટકોની ચુંબકીય ક્ષણો માટેનું પ્રમાણભૂત એકમ છે, અને μB એ બોહર ચુંબક છે, જે બંને ભૌતિક અચળાંકો છે. એસ. આઈ. એકમોમાં, આ મૂલ્યો છે અને ચુંબકીય ક્ષણ એ વેક્ટર જથ્થો છે, અને ન્યુક્લિયોનની ચુંબકીય ક્ષણની દિશા તેના સ્પિન દ્વારા નક્કી થાય છે. ન્યુટ્રોન પરનું ટોર્ક જે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાંથી પરિણમે છે તે ન્યુટ્રોનના સ્પિન વેક્ટરને ચુંબકીય ક્ષેત્ર વેક્ટરની વિરુદ્ધમાં સંરેખિત કરવા તરફ છે. પરમાણુ ચુંબક એ ડીરાક કણની સ્પિન ચુંબકીય ક્ષણ છે, જે પ્રોટોનના દળ p સાથે ચાર્જ થયેલ, સ્પિન-1/2 પ્રાથમિક કણ છે, જેમાં વિસંગત સુધારાઓને અવગણવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયર મેગ્નેટોન એ છે જ્યાં પ્રાથમિક ચાર્જ છે, અને તે ઘટાડેલા પ્લેન્ક અચળાંક છે. આવા કણની ચુંબકીય ક્ષણ તેના પરિભ્રમણની સમાંતર હોય છે. ન્યુટ્રોનમાં કોઈ ચાર્જ ન હોવાથી, તેની સમાન અભિવ્યક્તિ દ્વારા કોઈ ચુંબકીય ક્ષણ હોવી જોઈએ નહીં. ન્યુટ્રોનની બિન-શૂન્ય ચુંબકીય ક્ષણ આમ સૂચવે છે કે તે પ્રાથમિક કણ નથી. ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણની નિશાની નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણની હોય છે. તેવી જ રીતે, પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણ, લગભગ 1 એનની બરાબર નથી તે સૂચવે છે કે તે પણ પ્રાથમિક કણ નથી. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ક્વોર્કથી બનેલા હોય છે, અને ક્વોર્કની ચુંબકીય ક્ષણોનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયનોની ચુંબકીય ક્ષણોની ગણતરી કરવા માટે કરી શકાય છે. ન્યુક્લિયનો ચુંબકીય દળો દ્વારા સામાન્ય દ્રવ્ય સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, તેમ છતાં ચુંબકીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ કરતાં નબળી તીવ્રતાના ઘણા ક્રમ છે. તેથી ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનો પ્રભાવ માત્ર ઓછી ઊર્જા અથવા ધીમા ન્યુટ્રોન માટે જ સ્પષ્ટ છે. કારણ કે ચુંબકીય ક્ષણનું મૂલ્ય કણ સમૂહના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે, તેથી પરમાણુ ચુંબક લગભગ 1/2000 બોહર ચુંબક જેટલું મોટું હોય છે. તેથી ઇલેક્ટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ ન્યુક્લિયનો કરતાં લગભગ 1000 ગણી મોટી હોય છે. એન્ટિપ્રોટોન અને એન્ટિન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણો તેમના એન્ટિપાર્ટિકલ્સ, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન જેટલી જ તીવ્રતા ધરાવે છે, પરંતુ તેમની વિરુદ્ધ નિશાની છે. માપન પ્રોટોન પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણની શોધ 1933માં ઓટો સ્ટર્ન, ઓટ્ટો રોબર્ટ ફ્રિશ અને ઈમેન્યુઅલ એસ્ટરમેન દ્વારા હેમ્બર્ગ યુનિવર્સિટીમાં કરવામાં આવી હતી. પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણ ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા પરમાણુ હાઇડ્રોજનના કિરણના વળાંકને માપવા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવી હતી. સ્ટર્નને આ શોધ માટે 1943માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. ન્યુટ્રોનની શોધ 1932માં થઈ હતી, અને તેમાં કોઈ ચાર્જ ન હોવાથી, તેમાં કોઈ ચુંબકીય ક્ષણ ન હોવાનું માનવામાં આવતું હતું. પરોક્ષ પુરાવા સૂચવે છે કે ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ માટે બિન-શૂન્ય મૂલ્ય હતું, જો કે, 1940માં ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણના સીધા માપનથી આ સમસ્યાનું સમાધાન થયું ત્યાં સુધી. ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ માટેના મૂલ્યો સ્વતંત્ર રીતે એન આર્બર (1933) ખાતે મિશિગન યુનિવર્સિટી ખાતે આર. બેચર અને સોવિયેત યુનિયન (1934) માં આઈ. વાય. ટેમ અને એસ. એ. અલ્ટશુલર દ્વારા અણુ વર્ણપટની અતિસંવેદનશીલ રચનાના અભ્યાસમાંથી નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા. તેમ છતાં તમ અને આલ્ટશુલરના અંદાજમાં પ્રમાણ () નો સાચો સંકેત અને ક્રમ હતો, પરિણામને સંશયવાદનો સામનો કરવો પડ્યો હતો. 1934 સુધીમાં સ્ટર્નની આગેવાની હેઠળના જૂથો, જે હવે પિટ્સબર્ગમાં કાર્નેગી ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજીમાં છે, અને ન્યૂ યોર્કમાં કોલંબિયા યુનિવર્સિટી ખાતે આઇ. આઇ. રાબીએ પ્રોટોન અને ડ્યુટેરોનની ચુંબકીય ક્ષણોને સ્વતંત્ર રીતે માપી હતી. આ કણો માટે માપેલા મૂલ્યો જૂથો વચ્ચે માત્ર રફ એગ્રીમેન્ટમાં હતા, પરંતુ રવિ જૂથે અગાઉના સ્ટર્ન માપનની પુષ્ટિ કરી હતી કે પ્રોટોન માટે ચુંબકીય ક્ષણ અનપેક્ષિત રીતે મોટી હતી. ડ્યુટેરોન પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનથી બનેલો હોવાથી, ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનું અનુમાન ડ્યુટેરોન અને પ્રોટોન ચુંબકીય ક્ષણોને બાદ કરીને કરી શકાય છે. પરિણામી મૂલ્ય શૂન્ય નહોતું અને તેમાં પ્રોટોનની વિરુદ્ધ નિશાની હતી. 1930 ના દાયકાના અંત સુધીમાં, નવી વિકસિત પરમાણુ ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને માપનો ઉપયોગ કરીને રવિ જૂથ દ્વારા ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ માટે સચોટ મૂલ્યો નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા. ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનું મૂલ્ય સૌપ્રથમ 1940માં બર્કલે ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા ખાતે એલ. અલ્વારેઝ અને એફ. બ્લોચ દ્વારા સીધું માપવામાં આવ્યું હતું. રવિ, અલ્વારેઝ અને બ્લોચ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલી ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ પદ્ધતિઓના વિસ્તરણનો ઉપયોગ કરીને ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ નક્કી કરવામાં આવી. મુક્ત ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ અથવા ન્યુક્લિયસથી મુક્ત વ્યક્તિગત ન્યુટ્રોનને સીધા માપવાથી, અલ્વારેઝ અને બ્લોચે ન્યુટ્રોનના આ વિસંગત ગુણધર્મ વિશેની તમામ શંકાઓ અને અસ્પષ્ટતાઓનું સમાધાન કર્યું. અણધાર્યા પરિણામો પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણ માટેનું મોટું મૂલ્ય અને ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ માટેનું અનુમાનિત નકારાત્મક મૂલ્ય અનપેક્ષિત હતું અને તેને સમજાવી શકાયું ન હતું. 1960 ના દાયકામાં ક્વાર્ક મોડેલ વિકસાવવામાં આવ્યું ત્યાં સુધી ન્યુક્લિયનોની ચુંબકીય ક્ષણો માટેના અનપેક્ષિત મૂલ્યો એક કોયડો બની રહેશે. રવિ માપના શુદ્ધિકરણ અને ઉત્ક્રાંતિને કારણે 1939માં એવી શોધ થઈ કે ડ્યુટેરોનમાં પણ વિદ્યુત ચતુર્ભુજ ક્ષણ હોય છે. ડ્યુટેરોનનો આ વિદ્યુત ગુણધર્મ રવિ જૂથ દ્વારા માપવામાં દખલ કરી રહ્યો હતો. આ શોધનો અર્થ એ હતો કે ડ્યુટેરોનનો ભૌતિક આકાર સપ્રમાણ ન હતો, જેણે પરમાણુ બળ બંધનકર્તા ન્યુક્લિયનોની પ્રકૃતિમાં મૂલ્યવાન સમજ પ્રદાન કરી હતી. રવિને 1944માં અણુ કેન્દ્રકના ચુંબકીય ગુણધર્મોને રેકોર્ડ કરવા માટે તેમની પ્રતિધ્વનિ પદ્ધતિ માટે નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો. ન્યુક્લિયોન જાઇરોમેગ્નેટિક રેશિયો ન્યુક્લિયોનની ચુંબકીય ક્ષણને કેટલીકવાર તેના-પરિબળ, પરિમાણહીન સ્કેલરની દ્રષ્ટિએ વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. ન્યુટ્રોન અથવા પ્રોટોન જેવા સંયુક્ત કણો માટે-પરિબળને વ્યાખ્યાયિત કરતી પરંપરા એ છે કે જ્યાં આંતરિક ચુંબકીય ક્ષણ છે, તે સ્પિન કોણીય ગતિ છે, અને તે અસરકારક-પરિબળ છે. જ્યારે-પરિબળ પરિમાણહીન હોય છે, ત્યારે સંયુક્ત કણો માટે તેને પરમાણુ ચુંબકની સાપેક્ષમાં વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ન્યુટ્રોન માટે, છે, તેથી ન્યુટ્રોનનું જી-પરિબળ છે જ્યારે પ્રોટોનનું જી-પરિબળ છે કણ અથવા પ્રણાલીનો જાઇરોમેગ્નેટિક ગુણોત્તર, પ્રતીક, તેના ચુંબકીય ક્ષણ અને તેના સ્પિન કોણીય વેગનો ગુણોત્તર છે, અથવા ન્યુક્લિયનો માટે, ગુણોત્તર પરંપરાગત રીતે પ્રોટોન સમૂહ અને ચાર્જની દ્રષ્ટિએ સૂત્ર દ્વારા લખવામાં આવે છે ન્યુટ્રોનનો જાઇરોમેગ્નેટિક ગુણોત્તર છે. આ કારણોસર, એકમ MHz/T સાથે γ/2π જથ્થો ઘણીવાર આપવામાં આવે છે. તેથી માત્રાઓ n/(2) = અને p/(2) = MHz ⋅ T−1, જેને "ગામા બાર" કહેવાય છે, તે અનુકૂળ છે. ભૌતિક મહત્વ લાર્મર પ્રીસેશન જ્યારે ન્યુક્લિયોનને બાહ્ય સ્રોત દ્વારા ઉત્પાદિત ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે તે તેની ચુંબકીય ક્ષણને ક્ષેત્રની સમાંતર દિશા આપવા માટે એક ટોર્કને આધિન હોય છે (ન્યુટ્રોનના કિસ્સામાં, તેની સ્પિન ક્ષેત્રની સમાંતર હોય છે). કોઈપણ ચુંબકની જેમ, આ ટોર્ક ચુંબકીય ક્ષણ અને બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિનું ઉત્પાદન પ્રમાણસર છે. ન્યુક્લિયોન્સમાં સ્પિન એંગ્યુલર મોમેન્ટમ હોવાથી, આ ટોર્ક તેમને સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત આવર્તન સાથે પ્રક્રિયા કરવાનું કારણ બનશે, જેને લાર્મર આવર્તન કહેવાય છે. તે આ ઘટના છે જે પરમાણુ ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ દ્વારા પરમાણુ ગુણધર્મોના માપનને સક્ષમ કરે છે. લાર્મર આવર્તન ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ સાથે જાઇરોમેગ્નેટિક ગુણોત્તરના ઉત્પાદન પરથી નક્કી કરી શકાય છે. ન્યુટ્રોન માટે γn ની નિશાની નકારાત્મક હોવાથી, ન્યુટ્રોનની ફરતી કોણીય ગતિ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે. પ્રોટોન પરમાણુ ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ પરમાણુ ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ પ્રોટોનની ચુંબકીય ક્ષણોનો ઉપયોગ પરમાણુ ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ (એન. એમ. આર.) સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી માટે થાય છે. હાઇડ્રોજન-1 ન્યુક્લિયસ ઘણા પદાર્થોના અણુઓમાં હોવાથી, એન. એમ. આર. તે અણુઓની રચના નક્કી કરી શકે છે. ન્યુટ્રોન સ્પિનનું નિર્ધારણ ન્યુટ્રોનની સ્પિન નક્કી કરવા માટે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. 1949માં, ડી. હ્યુજીસ અને એમ. બર્ગીએ લોહચુંબકીય અરીસામાંથી પ્રતિબિંબિત થતા ન્યુટ્રોનને માપ્યા અને જાણવા મળ્યું કે પ્રતિબિંબનનું કોણીય વિતરણ સ્પિન સાથે સુસંગત હતું. 1954માં, જે. શેરવુડ, ટી. સ્ટીફનસન અને એસ. બર્નસ્ટીને સ્ટર્ન-ગેર્લેક પ્રયોગમાં ન્યુટ્રોનનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જેમાં ન્યુટ્રોન સ્પિન સ્થિતિઓને અલગ કરવા માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. તેઓએ સ્પિન કણ સાથે સુસંગત આવી બે સ્પિન સ્થિતિઓ રેકોર્ડ કરી. આ માપ સુધી, ન્યુટ્રોન સ્પિન કણ હોવાની શક્યતાને નકારી શકાતી ન હતી. ન્યુટ્રોન ભૌતિક ગુણધર્મોની તપાસ કરવા માટે વપરાય છે કારણ કે ન્યુટ્રોન તટસ્થ કણો છે, તેથી પ્રોટોન અને આલ્ફા કણોથી વિપરીત, ચાર્જ કરેલા લક્ષ્યોની નજીક પહોંચતા તેમને કુલમ્બ પ્રતિકર્ષણને દૂર કરવાની જરૂર નથી. ન્યુટ્રોન દ્રવ્યમાં ઊંડાણપૂર્વક પ્રવેશ કરી શકે છે. તેથી ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનો ઉપયોગ સ્કેટરિંગ અથવા વિવર્તન તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને દ્રવ્યના ગુણધર્મોની તપાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે. આ પદ્ધતિઓ એવી માહિતી પૂરી પાડે છે જે એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી માટે પૂરક છે. ખાસ કરીને, ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણનો ઉપયોગ ઠંડા અથવા થર્મલ ન્યુટ્રોનનો ઉપયોગ કરીને 1-100 Å ની લંબાઈના ભીંગડા પર સામગ્રીના ચુંબકીય ગુણધર્મો નક્કી કરવા માટે થાય છે. બી. બ્રોકહાઉસ અને સી. શુલને આ સ્કેટરિંગ તકનીકો વિકસાવવા માટે 1994માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. ચુંબકત્વ દ્વારા ન્યુટ્રોન બીમનું નિયંત્રણ વિદ્યુત ચાર્જ વિના, ન્યુટ્રોન બીમને કણ પ્રવેગકો માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પરંપરાગત વિદ્યુતચુંબકીય પદ્ધતિઓ દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાતા નથી. ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરીને ન્યુટ્રોનના કેટલાક નિયંત્રણને મંજૂરી આપે છે, જો કે, ધ્રુવીકૃત ન્યુટ્રોન બીમની રચના સહિત. એક તકનીક એ હકીકતનો ઉપયોગ કરે છે કે ઠંડા ન્યુટ્રોન નાના ચરાઈ ખૂણાઓ પર વેરવિખેર હોય ત્યારે કેટલાક ચુંબકીય પદાર્થોમાંથી ખૂબ જ કાર્યક્ષમતા સાથે પ્રતિબિંબિત થાય છે. પ્રતિબિંબ પ્રાધાન્યમાં ચોક્કસ સ્પિન સ્થિતિઓને પસંદ કરે છે, આમ ન્યુટ્રોનનું ધ્રુવીકરણ કરે છે. ન્યુટ્રોન ચુંબકીય અરીસાઓ અને માર્ગદર્શિકાઓ ધીમા ન્યુટ્રોનના કિરણોને નિયંત્રિત કરવા માટે આ કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ ઘટનાનો ઉપયોગ કરે છે. પરમાણુ કેન્દ્રકમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની બંધાયેલ સ્થિતિ હોવાથી, કેન્દ્રકની ચુંબકીય ક્ષણો પરમાણુ ચુંબકીય ક્ષણ અથવા સમગ્ર કેન્દ્રક માટે ચુંબકીય ક્ષણમાં ફાળો આપે છે. પરમાણુ ચુંબકીય ક્ષણમાં ચાર્જ કરેલા પ્રોટોનની ભ્રમણકક્ષાની ગતિનું યોગદાન પણ સામેલ છે. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ધરાવતું ડ્યુટેરોન પરમાણુ ચુંબકીય ક્ષણનું સૌથી સરળ ઉદાહરણ ધરાવે છે. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ચુંબકીય ક્ષણોનો સરવાળો 0.879 μN આપે છે, જે માપેલા મૂલ્ય 0.857 μNના 3 ટકાની અંદર હોય છે. આ ગણતરીમાં, ન્યુક્લિયનોની સ્પિન સંરેખિત હોય છે, પરંતુ ન્યુટ્રોનની નકારાત્મક ચુંબકીય ક્ષણને કારણે તેમની ચુંબકીય ક્ષણો સરભર થાય છે. ન્યુક્લિયોન ચુંબકીય ક્ષણોની પ્રકૃતિ ચુંબકીય દ્વિધ્રુવ ક્ષણ બે સંભવિત પદ્ધતિઓ દ્વારા પેદા કરી શકાય છે. એક રસ્તો વિદ્યુત પ્રવાહના નાના લૂપ દ્વારા છે, જેને "એમ્પેરિયન" ચુંબકીય દ્વિધ્રુવ કહેવાય છે. બીજી રીત વિરુદ્ધ ચુંબકીય ચાર્જના ચુંબકીય મોનોપોલ્સની જોડી દ્વારા છે, જે કોઈક રીતે એક સાથે બંધાયેલ છે, જેને "ગિલ્બર્ટિયન" ચુંબકીય દ્વિધ્રુવ કહેવાય છે. જોકે, પ્રાથમિક ચુંબકીય મોનોપોલ કાલ્પનિક અને અવલોકન વગરના રહે છે. 1 9 30 અને 1 9 40 ના દાયકા દરમિયાન તે સહેલાઈથી સ્પષ્ટ નહોતું કે આ બે પદ્ધતિઓમાંથી કઈ ન્યુક્લિયોન આંતરિક ચુંબકીય ક્ષણો પેદા કરે છે. 1930માં, એનરિકો ફર્મીએ દર્શાવ્યું હતું કે ન્યુક્લિયસ (પ્રોટોન સહિત) ની ચુંબકીય ક્ષણો એમ્પેરિયન છે. બે પ્રકારની ચુંબકીય ક્ષણો ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વિવિધ બળોનો અનુભવ કરે છે. ફર્મીની દલીલોના આધારે, ન્યુક્લિયનો સહિત પ્રાથમિક કણોની આંતરિક ચુંબકીય ક્ષણો એમ્પેરિયન હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. દલીલો મૂળભૂત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ, પ્રાથમિક ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અને અણુ એસ-સ્ટેટ ઊર્જા સ્તરોની હાયપરફાઇન રચના પર આધારિત છે. ન્યુટ્રોનના કિસ્સામાં, સૈદ્ધાંતિક શક્યતાઓને 1951માં લોહચુંબકીય પદાર્થોમાંથી ધીમા ન્યુટ્રોનના સ્કેટરિંગના પ્રયોગશાળા માપન દ્વારા ઉકેલવામાં આવી હતી. વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણો અને મેસન ભૌતિકશાસ્ત્ર ન્યુક્લિયનોની ચુંબકીય ક્ષણો માટેના વિસંગત મૂલ્યોએ 1930ના દાયકાની શરૂઆતમાં તેમની શોધના સમયથી 1960ના દાયકામાં ક્વાર્ક મોડેલના વિકાસ સુધીના 30 વર્ષ માટે સૈદ્ધાંતિક મૂંઝવણ રજૂ કરી હતી. આ ચુંબકીય ક્ષણોની ઉત્પત્તિને સમજવાના પ્રયાસમાં નોંધપાત્ર સૈદ્ધાંતિક પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ આ સિદ્ધાંતોની નિષ્ફળતાઓ સ્પષ્ટ હતી. મોટાભાગનું સૈદ્ધાંતિક ધ્યાન ઇલેક્ટ્રોનની નાની વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણને સમજાવતા નોંધપાત્ર રીતે સફળ સિદ્ધાંત સાથે પરમાણુ-બળ સમાનતા વિકસાવવા પર હતું. ન્યુક્લિયનોની ચુંબકીય ક્ષણોની ઉત્પત્તિની સમસ્યાને 1935 ની શરૂઆતમાં ઓળખવામાં આવી હતી. જી. સી. વિકે સૂચવ્યું હતું કે ચુંબકીય ક્ષણો ફર્મિના 1934ના બીટા ક્ષયના સિદ્ધાંત અનુસાર આ કણોના ક્વોન્ટમ-યાંત્રિક વધઘટને કારણે થઈ શકે છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ, ન્યુટ્રોન અંશતઃ, નિયમિત અને ટૂંકમાં, બીટા ક્ષયના કુદરતી પરિણામ તરીકે પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન અને ન્યુટ્રિનોમાં વિચ્છેદિત થાય છે. આ વિચાર દ્વારા, ન્યુટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણ આ ક્વોન્ટમ-યાંત્રિક વધઘટ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોનની મોટી ચુંબકીય ક્ષણના ક્ષણિક અસ્તિત્વને કારણે થઈ હતી, ચુંબકીય ક્ષણનું મૂલ્ય વર્ચ્યુઅલ ઇલેક્ટ્રોન અસ્તિત્વમાં હોવાના સમયની લંબાઈ દ્વારા નક્કી થાય છે. જો કે, આ સિદ્ધાંત અસમર્થનીય સાબિત થયો, જ્યારે એચ. બેથે અને આર. બેચરે દર્શાવ્યું કે તેણે અનુમાનિત ધારણાઓના આધારે ચુંબકીય ક્ષણ માટેના મૂલ્યોની આગાહી કરી હતી જે કાં તો ખૂબ નાના અથવા ખૂબ મોટા હતા. ઇલેક્ટ્રોન માટે સમાન વિચારણાઓ વધુ સફળ સાબિત થઈ હતી. ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ (ક્યુ. ઇ. ડી.) માં, કણની વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણ તે કણની ચુંબકીય ક્ષણમાં ક્વોન્ટમ યાંત્રિક વધઘટના નાના યોગદાનમાંથી ઉદ્ભવે છે. "ડીરાક" ચુંબકીય ક્ષણ માટેનું જી-પરિબળ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ, સ્પિન-1/2 કણ માટે હોવાની આગાહી કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોન જેવા કણો માટે, આ "શાસ્ત્રીય" પરિણામ અવલોકન કરેલ મૂલ્યથી લગભગ 0.1 ટકા અલગ પડે છે; શાસ્ત્રીય મૂલ્યની સરખામણીમાં તફાવત એ વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણ છે. ઇલેક્ટ્રોન માટે જી-પરિબળને ક્યુ. ઇ. ડી. તરીકે માપવામાં આવે છે જે ફોટોન દ્વારા વિદ્યુતચુંબકીય બળની મધ્યસ્થતાનો સિદ્ધાંત છે. ભૌતિક ચિત્ર એ છે કે ઇલેક્ટ્રોનની અસરકારક ચુંબકીય ક્ષણ "બેર" ઇલેક્ટ્રોનના યોગદાનથી પરિણમે છે, જે ડીરાક કણ છે, અને "વર્ચ્યુઅલ", ટૂંકા ગાળાના ઇલેક્ટ્રોન-પોઝિટ્રોન જોડીઓ અને ફોટોનના વાદળ કે જે આ કણને ક્યુઇડીના પરિણામે ઘેરી લે છે. આ ક્વોન્ટમ યાંત્રિક વધઘટની અસરોની ગણતરી સૈદ્ધાંતિક રીતે લૂપ્સ સાથે ફેનમેન આકૃતિઓનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોનની વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણમાં એક-લૂપનું યોગદાન, પ્રથમ ક્રમ અને ક્યુઇડીમાં સૌથી મોટા સુધારાને અનુરૂપ, જમણી બાજુના આકૃતિમાં બતાવેલ શિરોબિંદુ કાર્યની ગણતરી કરીને જોવા મળે છે. આ ગણતરીની શોધ 1948માં જે. શ્વિંગર દ્વારા કરવામાં આવી હતી. ચોથા ક્રમમાં ગણવામાં આવે છે, ઇલેક્ટ્રોનની વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણ માટેની ક્યુઇડી આગાહી પ્રાયોગિક રીતે માપવામાં આવેલા મૂલ્ય સાથે 10 થી વધુ નોંધપાત્ર આંકડાઓ સાથે સંમત થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણને ભૌતિકશાસ્ત્રના ઇતિહાસમાં સૌથી સચોટ રીતે ચકાસાયેલ આગાહીઓમાંની એક બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોનની તુલનામાં, ન્યુક્લિયનોની વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણો પ્રચંડ હોય છે. પ્રોટોન માટે જી-પરિબળ 5.6 છે, અને ચાર્જલેસ ન્યુટ્રોન, જેમાં કોઈ ચુંબકીય ક્ષણ હોવી જોઈએ નહીં, તેમાં જી-પરિબળ − 3.8 છે. જો કે, નોંધ લો કે ન્યુક્લિયનોની વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણો, એટલે કે, અપેક્ષિત ડીરાક કણ ચુંબકીય ક્ષણો બાદબાકી સાથે તેમની ચુંબકીય ક્ષણો, લગભગ સમાન છે પરંતુ વિરુદ્ધ સંકેતની છેઃ, પરંતુ. ન્યુક્લિયનો માટે યુકાવા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા 1930 ના દાયકાના મધ્યમાં શોધાઇ હતી, અને આ પરમાણુ બળ પિયોન મેસોન્સ દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોન માટેના સિદ્ધાંતની સમાંતર, પૂર્વધારણા એ હતી કે ન્યુક્લિયનો અને પિયોનને સંડોવતા ઉચ્ચ-ક્રમના લૂપ્સ ન્યુક્લિયનોની વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણો પેદા કરી શકે છે. ભૌતિક ચિત્ર એ હતું કે ન્યુટ્રોનની અસરકારક ચુંબકીય ક્ષણ "ખાલી" ન્યુટ્રોનના સંયુક્ત યોગદાનમાંથી ઉદ્ભવી હતી, જે શૂન્ય છે, અને પરમાણુ અને વિદ્યુતચુંબકીય દળોના પરિણામે આ કણની આસપાસના "વર્ચ્યુઅલ" પિયોન અને ફોટોનના વાદળો. જમણી બાજુએ ફેનમેન આકૃતિ આશરે પ્રથમ ક્રમની આકૃતિ છે, જેમાં પિયોન દ્વારા ભજવવામાં આવતા વર્ચ્યુઅલ કણોની ભૂમિકા છે. એ. પાઇસે નોંધ્યું છે તેમ, "1948ના અંત અને 1949ના મધ્યની વચ્ચે ન્યુક્લિયોન ક્ષણોની બીજા ક્રમની ગણતરીઓ પર અહેવાલ આપતા ઓછામાં ઓછા છ કાગળો દેખાયા હતા". પાઈસે નોંધ્યું તેમ આ સિદ્ધાંતો પણ "નિષ્ફળ" હતા, તેમણે એવા પરિણામો આપ્યા જે અવલોકન સાથે સંપૂર્ણપણે અસંમત હતા. તેમ છતાં, આગામી બે દાયકાઓ સુધી આ દિશામાં ગંભીર પ્રયાસો ચાલુ રહ્યા, જેમાં બહુ ઓછી સફળતા મળી. આ સૈદ્ધાંતિક અભિગમો ખોટા હતા કારણ કે ન્યુક્લિયનો તેમના પ્રાથમિક ઘટકો, ક્વોર્કમાંથી ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષણો સાથે સંયુક્ત કણો છે. ન્યુક્લિયોન ચુંબકીય ક્ષણોના ક્વાર્ક મોડેલ હૅડ્રોન માટેના ક્વાર્ક મોડેલમાં, ન્યુટ્રોન એક અપ ક્વાર્ક (ચાર્જ) અને બે ડાઉન ક્વાર્ક (ચાર્જ) થી બનેલો હોય છે જ્યારે પ્રોટોન એક ડાઉન ક્વાર્ક (ચાર્જ) અને બે અપ ક્વાર્ક (ચાર્જ) થી બનેલો હોય છે. ન્યુક્લિયનોની ચુંબકીય ક્ષણને ઘટક કવાર્કની ચુંબકીય ક્ષણોના સરવાળા તરીકે મોડેલ કરી શકાય છે, જો કે આ સરળ મોડેલ કણ ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રમાણભૂત મોડેલની જટિલતાઓને નકારી કાઢે છે. ગણતરી ધારે છે કે ક્વોર્ક બિંદુ જેવા ડીરાક કણોની જેમ વર્તે છે, દરેકની પોતાની ચુંબકીય ક્ષણ હોય છે, જેમ કે પરમાણુ ચુંબક માટે ઉપરની સમાન અભિવ્યક્તિનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરવામાં આવે છેઃ જ્યાં q-સબ્સ્ક્રિપ્ટેડ ચલો ક્વાર્ક ચુંબકીય ક્ષણ, ચાર્જ અથવા દળનો સંદર્ભ આપે છે. સરળ રીતે, ન્યુક્લિયોનની ચુંબકીય ક્ષણને ત્રણ ક્વાર્ક ચુંબકીય ક્ષણોના વેક્ટર સરવાળા ઉપરાંત તેની અંદર ત્રણ ચાર્જ ક્વાર્કની હિલચાલને કારણે થતી ભ્રમણકક્ષાની ચુંબકીય ક્ષણોના પરિણામ તરીકે જોઈ શકાય છે. સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ (એસયુ (6) સિદ્ધાંત) ની પ્રારંભિક સફળતાઓમાંની એકમાં, 1964માં એમ. બેગ, બી. લી અને એ. પાઇસે સૈદ્ધાંતિક રીતે પ્રોટોન-ન્યુટ્રોન ચુંબકીય ક્ષણોના ગુણોત્તરની ગણતરી કરી હતી, જે પ્રાયોગિક મૂલ્ય સાથે 3 ટકાની અંદર સહમત થાય છે. આ ગુણોત્તર માટે માપેલ મૂલ્ય છે. પાઉલી બાકાત સિદ્ધાંત સાથે આ ગણતરીના ક્વોન્ટમ યાંત્રિક આધારના વિરોધાભાસને કારણે 1964માં ઓ. ગ્રીનબર્ગ દ્વારા ક્વોર્ક માટે રંગ ચાર્જની શોધ થઈ હતી. ત્રણ ક્વાર્કથી બનેલા બેરિયોન માટે બિન-સાપેક્ષ ક્વોન્ટમ-યાંત્રિક તરંગ કાર્યમાંથી, સીધી ગણતરી ન્યુટ્રોન, પ્રોટોન અને અન્ય બેરિયોનની ચુંબકીય ક્ષણો માટે એકદમ સચોટ અંદાજ આપે છે. ન્યુટ્રોન માટે, ચુંબકીય ક્ષણ એ દ્વારા આપવામાં આવે છે કે જ્યાં d અને u અનુક્રમે નીચે અને ઉપરના કવાર્ક માટે ચુંબકીય ક્ષણો છે. આ પરિણામ ક્વોર્કની આંતરિક ચુંબકીય ક્ષણોને તેમની ભ્રમણકક્ષાની ચુંબકીય ક્ષણો સાથે જોડે છે અને ધારે છે કે ત્રણ ક્વોર્ક ચોક્કસ, પ્રબળ ક્વોન્ટમ સ્થિતિમાં છે. આ ગણતરીના પરિણામો પ્રોત્સાહક છે, પરંતુ ઉપર અથવા નીચે ક્વોર્કનું દળ ન્યુક્લિયોનનું દળ હોવાનું માનવામાં આવતું હતું. ક્વોર્કનું દળ વાસ્તવમાં ન્યુક્લિયોનના માત્ર 1 ટકા જેટલું હોય છે. આ વિસંગતતા ન્યુક્લિયનો માટે પ્રમાણભૂત મોડેલની જટિલતામાં ઉદ્ભવે છે, જ્યાં તેમનું મોટાભાગનું દળ ગ્લુઓન ક્ષેત્રો, વર્ચ્યુઅલ કણો અને તેમની સંકળાયેલ ઊર્જામાં ઉદ્દભવે છે જે મજબૂત બળના આવશ્યક પાસાં છે. વધુમાં, ન્યુક્લિયોનની રચના કરતી ક્વોર્ક અને ગ્લુઓનની જટિલ પ્રણાલીને સાપેક્ષવાદી સારવારની જરૂર છે. ન્યુક્લિયન ચુંબકીય ક્ષણોની ગણતરી પ્રથમ સિદ્ધાંતોમાંથી સફળતાપૂર્વક કરવામાં આવી છે, જેમાં નોંધપાત્ર કમ્પ્યુટિંગ સંસાધનોની જરૂર પડે છે. ન્યુટ્રોન ટ્રિપલ-એક્સિસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી LARMOR ન્યુટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ ન્યુટ્રોન ઇલેક્ટ્રિક ડાયપોલ મોમેન્ટ અહરોનોવ-કેશર ઇફેક્ટ સંદર્ભો ગ્રંથસૂચિ એસ. ડબલ્યુ. લવસી (1986) પણ જુઓ. કન્ડેન્સ્ડ મેટરમાંથી ન્યુટ્રોન સ્કેટરિંગનો સિદ્ધાંત. ઓક્સફર્ડ યુનિવર્સિટી પ્રેસ. . ડોનાલ્ડ એચ. પર્કિન્સ (1982). ઉચ્ચ ઊર્જા ભૌતિકશાસ્ત્રનો પરિચય. વાંચન, મેસેચ્યુસેટ્સઃ એડિસન વેસ્લી,. જ્હોન એસ. રિગડેન (1987). રવિ, વૈજ્ઞાનિક અને નાગરિક. ન્યૂ યોર્કઃ બેઝિક બુક્સ, ઇન્ક. સર્ગેઇ વોન્સોવસ્કી (1975). પ્રાથમિક કણોનું ચુંબકત્વ. મોસ્કોઃ મીર પબ્લિશર્સ. બાહ્ય કડીઓ દ્રવ્યમાં વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો ચુંબકીય ક્ષણ ચુંબકત્વ ચુંબકીય ક્ષણ ચુંબકીય ક્ષણ ભૌતિક જથ્થા