Nucleon magnetic moment
نیوکلین مقناطیسی لمحات پروٹون اور نیوٹرون کے اندرونی مقناطیسی دو قطبی لمحات ہیں، جو علامت ہیں۔ ایٹم کا نیوکلئس پروٹون اور نیوٹرون پر مشتمل ہوتا ہے، یہ دونوں نیوکلیون چھوٹے مقناطیس کی طرح کام کرتے ہیں۔ ان کی مقناطیسی طاقت کو ان کے مقناطیسی لمحات سے ماپا جاتا ہے۔ نیوکلین جوہری قوت یا ان کے مقناطیسی لمحات کے ذریعے عام مادے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، چارج شدہ پروٹون بھی کولمب قوت کے ذریعے تعامل کرتا ہے۔ پروٹون کا مقناطیسی لمحہ، جو حیرت انگیز طور پر بڑا ہے، 1933 میں ہیمبرگ یونیورسٹی میں اوٹو سٹرن کی ٹیم نے براہ راست ماپا تھا۔ اگرچہ نیوٹران کا 1930 کی دہائی کے وسط میں بالواسطہ طریقوں سے مقناطیسی مومنٹ کا تعین کیا گیا تھا، لیکن لوئس الواریز اور فیلکس بلوچ نے 1940 میں نیوٹران کے مقناطیسی مومنٹ کی پہلی درست، براہ راست پیمائش کی۔ پروٹون کے مقناطیسی مومنٹ کو پروٹون نیوکلیئر مقناطیسی گونج کے ذریعے مالیکیولز کی پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کو بکھرنے کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے مواد کی جوہری ساخت کی تحقیقات کرنے اور ذرہ ایکسلریٹرز میں نیوٹرون بیم کی خصوصیات کو جوڑنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کا وجود اور پروٹون مقناطیسی لمحے کی بڑی قدر اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ نیوکلیون بنیادی ذرات نہیں ہیں۔ کسی ابتدائی ذرہ کے اندرونی مقناطیسی مومنٹ کے لیے، اس میں گھماؤ اور برقی چارج دونوں ہونے چاہئیں۔ نیوکلینوں میں گھماؤ ꯘꯥ/2 ہوتا ہے، لیکن نیوٹران میں کوئی خالص چارج نہیں ہوتا ہے۔ ان کے مقناطیسی لمحات پریشان کن تھے اور 1960 کی دہائی میں ہیڈرون ذرات کے لیے کوارک ماڈل تیار ہونے تک ایک درست وضاحت کی خلاف ورزی کرتے رہے۔ نیوکلین تین کوارک پر مشتمل ہوتے ہیں، اور ان ابتدائی ذرات کے مقناطیسی لمحات یکجا ہو کر نیوکلین کو ان کے مقناطیسی لمحات دیتے ہیں۔ تفصیل پروٹون کے مقناطیسی لمحے کے لیے کوڈاٹا کی تجویز کردہ قیمت ہے یا نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کی قیمت کے لیے بہترین دستیاب پیمائش ہے یہاں، μN نیوکلیئر میگنیٹن ہے، جو نیوکلیئر اجزاء کے مقناطیسی لمحات کے لیے ایک معیاری اکائی ہے، اور μB بوہر میگنیٹن ہے، دونوں جسمانی مستقلات ہیں۔ ایس آئی اکائیوں میں، یہ اقدار ہیں اور ایک مقناطیسی مومنٹ ایک ویکٹر کی مقدار ہے، اور نیوکلیون کے مقناطیسی مومنٹ کی سمت اس کے گھومنے سے طے ہوتی ہے۔ نیوٹرون پر ٹارک جو بیرونی مقناطیسی میدان سے نکلتا ہے، مقناطیسی میدان کے ویکٹر کے برعکس نیوٹرون کے اسپن ویکٹر کو صف بندی کرنے کی طرف ہوتا ہے۔ نیوکلیئر میگنیٹن ایک ڈیراک ذرہ کا گھماؤ مقناطیسی لمحہ ہے، ایک چارج شدہ، گھماؤ-1/2 ابتدائی ذرہ، جس میں پروٹون کی کمیت p ہوتی ہے، جس میں بے ضابطہ اصلاحات کو نظر انداز کیا جاتا ہے۔ نیوکلیئر میگنیٹن وہ جگہ ہے جہاں ابتدائی چارج ہے، اور کم شدہ پلانک مستقل ہے۔ اس طرح کے ذرہ کا مقناطیسی لمحہ اس کے گھومنے کے متوازی ہوتا ہے۔ چونکہ نیوٹرون پر کوئی چارج نہیں ہوتا ہے، اس لیے اس میں ہم آہنگ اظہار کے لحاظ سے کوئی مقناطیسی مومنٹ نہیں ہونا چاہیے۔ نیوٹرون کا غیر صفر مقناطیسی لمحہ اس طرح اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ یہ کوئی ابتدائی ذرہ نہیں ہے۔ نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کی علامت منفی طور پر چارج شدہ ذرہ کی ہوتی ہے۔ اسی طرح، کہ پروٹون کا مقناطیسی مومنٹ، تقریبا 1 این کے برابر نہیں ہے، اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ یہ بھی ایک ابتدائی ذرہ نہیں ہے۔ پروٹون اور نیوٹرون کوارک پر مشتمل ہوتے ہیں، اور کوارک کے مقناطیسی لمحات کو نیوکلین کے مقناطیسی لمحات کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اگرچہ نیوکلین مقناطیسی قوتوں کے ذریعے عام مادے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، لیکن مقناطیسی تعاملات جوہری تعاملات سے کمزور شدت کے بہت سے آرڈر ہوتے ہیں۔ اس لیے نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کا اثر صرف کم توانائی، یا سست، نیوٹرون کے لیے ظاہر ہوتا ہے۔ چونکہ مقناطیسی لمحے کی قدر ذرہ کمیت کے الٹا متناسب ہوتی ہے، اس لیے نیوکلیئر میگنیٹن تقریبا 1/2000 بوہر میگنیٹن جتنا بڑا ہوتا ہے۔ اس لیے الیکٹران کا مقناطیسی مومنٹ نیوکلین سے تقریبا 1000 گنا بڑا ہوتا ہے۔ اینٹیپروٹن اور اینٹی نیوٹرون کے مقناطیسی لمحات کی شدت ان کے اینٹی پارٹیکلز، پروٹون اور نیوٹرون کے برابر ہوتی ہے، لیکن ان کی علامت مخالف ہوتی ہے۔ پیمائش پروٹون پروٹون کا مقناطیسی لمحہ 1933 میں ہیمبرگ یونیورسٹی میں اوٹو سٹرن، اوٹو رابرٹ فریش اور ایمانوئل ایسٹرمین نے دریافت کیا تھا۔ پروٹون کے مقناطیسی لمحے کا تعین مقناطیسی میدان کے ذریعے سالماتی ہائیڈروجن کے بیم کے انحراف کی پیمائش سے کیا جاتا تھا۔ اس دریافت کے لیے سٹرن کو 1943 میں طبیعیات کا نوبل انعام ملا۔ نیوٹرون 1932 میں دریافت کیا گیا تھا، اور چونکہ اس میں کوئی چارج نہیں تھا، اس لیے یہ فرض کیا گیا تھا کہ اس میں کوئی مقناطیسی لمحہ نہیں ہے۔ بالواسطہ شواہد سے پتہ چلتا ہے کہ نیوٹران کی مقناطیسی لمحے کے لیے غیر صفر قدر تھی، تاہم، 1940 میں نیوٹران کے مقناطیسی لمحے کی براہ راست پیمائش تک اس مسئلے کو حل کیا گیا۔ نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کی اقدار کا تعین آزادانہ طور پر این آربر (1933) میں مشی گن یونیورسٹی میں آر بیچر اور سوویت یونین (1934) میں آئی وائی ٹام اور ایس اے الٹشولر نے جوہری سپیکٹرم کی ہائپر فائن ساخت کے مطالعے سے کیا تھا۔ اگرچہ تام اور الٹشولر کے تخمینے میں صحیح علامت اور شدت کی ترتیب () تھی، لیکن نتیجہ کو شکوک و شبہات کا سامنا کرنا پڑا۔ 1934 تک سٹرن کی قیادت میں گروپوں نے، جو اب پٹسبرگ میں کارنیگی انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی میں ہیں، اور نیویارک میں کولمبیا یونیورسٹی میں آئی آئی ربی نے آزادانہ طور پر پروٹون اور ڈیوٹرون کے مقناطیسی لمحات کی پیمائش کی تھی۔ ان ذرات کے لیے ناپی گئی اقدار گروپوں کے درمیان صرف کسی نہ کسی معاہدے میں تھیں، لیکن ربیع گروپ نے پہلے کی سٹرن پیمائشوں کی تصدیق کی کہ پروٹون کے لیے مقناطیسی مومنٹ غیر متوقع طور پر بڑا تھا۔ چونکہ ڈیوٹرون ایک پروٹون اور ایک نیوٹران پر مشتمل ہوتا ہے جس میں سیدھے ہوئے گھماؤ ہوتے ہیں، اس لیے نیوٹران کے مقناطیسی لمحے کا اندازہ ڈیوٹرون اور پروٹون مقناطیسی لمحات کو گھٹا کر لگایا جا سکتا ہے۔ نتیجے میں قیمت صفر نہیں تھی اور اس کا نشان پروٹون کے برعکس تھا۔ 1930 کی دہائی کے آخر تک، رابی گروپ نے نئی تیار کردہ جوہری مقناطیسی گونج کی تکنیکوں کو استعمال کرتے ہوئے پیمائش کا استعمال کرتے ہوئے نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کی درست اقدار کا اندازہ لگایا تھا۔ نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کی قدر سب سے پہلے 1940 میں برکلے میں یونیورسٹی آف کیلیفورنیا میں ایل الواریز اور ایف بلوچ نے براہ راست ناپی تھی۔ ربی، الواریز اور بلوچ کے تیار کردہ مقناطیسی گونج کے طریقوں کی توسیع کا استعمال کرتے ہوئے نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کا تعین کیا گیا۔ آزاد نیوٹرانوں کے مقناطیسی لمحے، یا مرکزے سے آزاد انفرادی نیوٹرانوں کی براہ راست پیمائش کرکے، الواریز اور بلوچ نے نیوٹرانوں کی اس بے ضابطہ خاصیت کے بارے میں تمام شکوک و شبہات اور ابہام کو حل کیا۔ غیر متوقع نتائج پروٹون کے مقناطیسی لمحے کی بڑی قیمت اور نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کی متوقع منفی قیمت غیر متوقع تھی اور اس کی وضاحت نہیں کی جا سکی۔ نیوکلین کے مقناطیسی لمحات کے لیے غیر متوقع اقدار 1960 کی دہائی میں کوارک ماڈل تیار ہونے تک ایک پہیلی بنی رہیں گی۔ ربیع کی پیمائش کی اصلاح اور ارتقاء 1939 میں اس دریافت کا باعث بنا کہ ڈیوٹرون میں برقی کواڈروپول مومنٹ بھی موجود ہے۔ ڈیوٹرون کی یہ برقی خاصیت ربیع گروپ کی پیمائش میں مداخلت کر رہی تھی۔ اس دریافت کا مطلب یہ تھا کہ ڈیوٹرون کی جسمانی شکل ہم آہنگ نہیں تھی، جس نے نیوکلیئر فورس بائنڈنگ نیوکلین کی نوعیت کے بارے میں قیمتی بصیرت فراہم کی۔ رابی کو 1944 میں جوہری مرکزوں کی مقناطیسی خصوصیات کو ریکارڈ کرنے کے لیے ان کے گونج کے طریقہ کار کے لیے نوبل انعام سے نوازا گیا۔ نیوکلین گیرومیگنیٹک تناسب نیوکلین کے مقناطیسی لمحے کا اظہار بعض اوقات اس کے-فیکٹر، ایک طول و عرض کے بغیر اسکیلر کے لحاظ سے کیا جاتا ہے۔ نیوٹرون یا پروٹون جیسے جامع ذرات کے لیے-فیکٹر کی وضاحت کرنے والا کنونشن، وہ جگہ ہے جہاں اندرونی مقناطیسی مومنٹ ہوتا ہے، گھماؤ کونیی مومنٹم ہوتا ہے، اور موثر-فیکٹر ہوتا ہے۔ جبکہ-فیکٹر بے طول و عرض ہے، جامع ذرات کے لیے اس کی تعریف نیوکلیئر میگنیٹن سے متعلق ہے۔ نیوٹرون کے لیے، ہے، تو نیوٹرون کا-عنصر ہے جبکہ پروٹون کا جی-عنصر ہے۔ کسی ذرہ یا نظام کا گیرومیگنیٹک تناسب، علامت، اس کے مقناطیسی لمحے اور اس کے گھومنے والے کونیی مومنٹم کا تناسب ہے، یا نیوکلیونز کے لیے، تناسب روایتی طور پر پروٹون ماس اور چارج کے لحاظ سے، فارمولے کے ذریعے لکھا جاتا ہے۔ نیوٹرون کا گیرومیگنیٹک تناسب ہے۔ پروٹون کا گیرومیگنیٹک تناسب بھی لرمور پریسیشن کی مشاہدہ شدہ کونیی تعدد اور جوہری مقناطیسی گونج ایپلی کیشنز میں مقناطیسی میدان کی طاقت کے درمیان کا تناسب ہے، جیسے کہ ایم آر آئی امیجنگ میں۔ اس وجہ سے، اکائی MHz/T کے ساتھ مقدار γ/2π اکثر دی جاتی ہے۔ مقدار n/(2) = اور p/(2) = MHz ⋅ T−1، جسے "گاما بار" کہا جاتا ہے، اس لیے آسان ہیں۔ جسمانی اہمیت لارمر پریسیشن جب کسی نیوکلیون کو کسی بیرونی ماخذ کے ذریعہ پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان میں ڈالا جاتا ہے، تو یہ اس ٹارک کے تابع ہوتا ہے جو اس کے مقناطیسی لمحے کو میدان کے متوازی سمت دیتا ہے (نیوٹرون کے معاملے میں، اس کا گھماؤ میدان کے مخالف ہوتا ہے)۔ کسی بھی مقناطیس کی طرح، یہ ٹارک مقناطیسی لمحے اور بیرونی مقناطیسی میدان کی طاقت کی پیداوار کے متناسب ہے۔ چونکہ نیوکلینوں میں گھماؤ کونیی رفتار ہوتی ہے، اس لیے یہ ٹارک انہیں ایک اچھی طرح سے متعین تعدد کے ساتھ آگے بڑھنے کا سبب بنے گا، جسے لارمر تعدد کہا جاتا ہے۔ یہ وہ رجحان ہے جو جوہری مقناطیسی گونج کے ذریعے جوہری خصوصیات کی پیمائش کو قابل بناتا ہے۔ لارمر تعدد کا تعین مقناطیسی میدان کی طاقت کے ساتھ گیرومیگنیٹک تناسب کے پروڈکٹ سے کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ نیوٹرون کے لیے γn کی علامت منفی ہوتی ہے، اس لیے نیوٹرون کی گھماؤ کونیی رفتار بیرونی مقناطیسی میدان کی سمت کے بارے میں گھڑی کی مخالف سمت میں پیش قدمی کرتی ہے۔ پروٹون کے مقناطیسی لمحات کو استعمال کرنے والی نیوکلیئر مقناطیسی گونج نیوکلیئر مقناطیسی گونج (این ایم آر) سپیکٹروسکوپی کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ چونکہ ہائیڈروجن-1 مرکزے بہت سے مادوں کے مالیکیولز کے اندر ہوتے ہیں، اس لیے این ایم آر ان مالیکیولز کی ساخت کا تعین کر سکتا ہے۔ نیوٹرون کے گھومنے کا تعین نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کا بیرونی مقناطیسی میدان کے ساتھ تعامل نیوٹرون کے گھومنے کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ 1949 میں، ڈی ہیوز اور ایم برگی نے فیرومیگنیٹک آئینے سے جھلکنے والے نیوٹرانوں کی پیمائش کی اور پتہ چلا کہ عکاسی کی کونیی تقسیم اسپن کے مطابق تھی۔ 1954 میں، جے شیر ووڈ، ٹی اسٹیفنسن، اور ایس برنسٹین نے سٹرن-گیرلاچ کے تجربے میں نیوٹرانوں کا استعمال کیا جس میں نیوٹرون اسپن کی حالتوں کو الگ کرنے کے لیے مقناطیسی میدان کا استعمال کیا گیا۔ انہوں نے ایسی دو گھومنے والی حالتوں کو ریکارڈ کیا، جو ایک گھومنے والے ذرہ کے مطابق ہیں۔ ان پیمائشوں تک، اس امکان کو مسترد نہیں کیا جا سکتا تھا کہ نیوٹران ایک گھماؤ دار ذرہ تھا۔ چونکہ نیوٹرون غیر جانبدار ذرات ہوتے ہیں، اس لیے انہیں پروٹون اور الفا ذرات کے برعکس چارج شدہ اہداف تک پہنچنے پر کولمب پسپائی پر قابو پانے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ نیوٹرون مادے میں گہرائی سے گھس سکتے ہیں۔ اس لیے نیوٹرون کے مقناطیسی لمحے کو بکھرنے یا تفریق کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے مادے کی خصوصیات کی تحقیقات کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ یہ طریقے ایسی معلومات فراہم کرتے ہیں جو ایکس رے سپیکٹروسکوپی کی تکمیل کرتی ہیں۔ خاص طور پر، نیوٹرون کا مقناطیسی لمحہ سرد یا تھرمل نیوٹرون کا استعمال کرتے ہوئے 1-100 Å کی لمبائی کے پیمانے پر مواد کی مقناطیسی خصوصیات کا تعین کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ بی بروک ہاؤس اور سی شول نے بکھرنے کی ان تکنیکوں کو تیار کرنے کے لیے 1994 میں طبیعیات کا نوبل انعام جیتا۔ مقناطیسیت کے ذریعے نیوٹرون بیموں کا کنٹرول برقی چارج کے بغیر، نیوٹرون بیموں کو پارٹیکل ایکسلریٹرز کے لیے استعمال ہونے والے روایتی برقی مقناطیسی طریقوں سے کنٹرول نہیں کیا جا سکتا۔ نیوٹران کا مقناطیسی لمحہ مقناطیسی شعبوں کا استعمال کرتے ہوئے نیوٹران کے کچھ کنٹرول کی اجازت دیتا ہے، تاہم، بشمول پولرائزڈ نیوٹران بیم کی تشکیل۔ ایک تکنیک اس حقیقت کو استعمال کرتی ہے کہ چھوٹے چرانے والے زاویوں پر بکھرے ہوئے ٹھنڈے نیوٹرون کچھ مقناطیسی مواد سے بڑی کارکردگی سے عکاسی کریں گے۔ عکاسی ترجیحی طور پر مخصوص گھماؤ کی حالتوں کا انتخاب کرتی ہے، اس طرح نیوٹرانوں کو پولرائز کرتی ہے۔ نیوٹرون مقناطیسی آئینے اور گائیڈز سست نیوٹرون کی بیموں کو کنٹرول کرنے کے لیے اس کل اندرونی عکاسی کے رجحان کا استعمال کرتے ہیں۔ نیوکلیئر مقناطیسی لمحات چونکہ جوہری نیوکلئس پروٹانوں اور نیوٹرانوں کی پابند حالت پر مشتمل ہوتا ہے، اس لیے نیوکلین کے مقناطیسی لمحات نیوکلیئر مقناطیسی لمحے، یا مجموعی طور پر نیوکلئس کے مقناطیسی لمحے میں حصہ ڈالتے ہیں۔ جوہری مقناطیسی لمحے میں چارج شدہ پروٹانوں کی مداری حرکت کی شراکت بھی شامل ہے۔ ڈیوٹرون، جو پروٹون اور نیوٹرون پر مشتمل ہوتا ہے، جوہری مقناطیسی لمحے کی سب سے آسان مثال رکھتا ہے۔ پروٹون اور نیوٹرون مقناطیسی لمحات کا مجموعہ 0.879 μN دیتا ہے، جو ناپی گئی قدر 0.857 μN کے 3 فیصد کے اندر ہے۔ اس حساب میں، نیوکلین کے گھماؤ سیدھے ہوتے ہیں، لیکن ان کے مقناطیسی لمحات نیوٹرون کے منفی مقناطیسی لمحے کی وجہ سے آفسیٹ ہوتے ہیں۔ نیوکلین مقناطیسی لمحات کی نوعیت ایک مقناطیسی دو قطبی لمحے کو دو ممکنہ میکانزم کے ذریعے پیدا کیا جا سکتا ہے۔ ایک طریقہ برقی کرنٹ کے ایک چھوٹے سے لوپ کے ذریعے ہے، جسے "امپیرین" مقناطیسی ڈائپول کہا جاتا ہے۔ دوسرا طریقہ مخالف مقناطیسی چارج کے مقناطیسی مونو پولز کی ایک جوڑی ہے، جو کسی طرح سے ایک دوسرے سے جڑے ہوئے ہیں، جسے "گلبرٹین" مقناطیسی ڈائپول کہا جاتا ہے۔ تاہم، ابتدائی مقناطیسی مونو پول فرضی اور غیر مشاہدہ شدہ رہتے ہیں۔ 1930 اور 1940 کی دہائیوں کے دوران یہ آسانی سے واضح نہیں تھا کہ ان دونوں میں سے کون سا طریقہ کار نیوکلین کے اندرونی مقناطیسی لمحات کا سبب بنا۔ 1930 میں، اینریکو فرمی نے دکھایا کہ مرکزوں کے مقناطیسی لمحات (بشمول پروٹون) امپیرین ہیں۔ دو قسم کے مقناطیسی لمحات مقناطیسی میدان میں مختلف قوتوں کا تجربہ کرتے ہیں۔ فرمی کے دلائل کی بنیاد پر، نیوکلین سمیت ابتدائی ذرات کے اندرونی مقناطیسی لمحات کو امپیرین دکھایا گیا ہے۔ دلائل بنیادی برقی مقناطیسیت، ابتدائی کوانٹم میکانکس، اور جوہری ایس-اسٹیٹ توانائی کی سطحوں کے ہائپر فائن ڈھانچے پر مبنی ہیں۔ نیوٹرون کے معاملے میں، نظریاتی امکانات کو 1951 میں فیرومیگنیٹک مواد سے سست نیوٹرون کے بکھرنے کی لیبارٹری پیمائش کے ذریعے حل کیا گیا۔ غیر متناسب مقناطیسی لمحات اور میسون طبیعیات نیوکلین کے مقناطیسی لمحات کے لیے غیر متناسب اقدار نے 1930 کی دہائی کے اوائل میں ان کی دریافت کے وقت سے لے کر 1960 کی دہائی میں کوارک ماڈل کی ترقی تک 30 سالوں کے لیے ایک نظریاتی الجھن پیش کی۔ ان مقناطیسی لمحات کی ابتداء کو سمجھنے کی کوشش میں کافی نظریاتی کوششیں کی گئیں، لیکن ان نظریات کی ناکامیاں واضح تھیں۔ زیادہ تر نظریاتی توجہ الیکٹران کے چھوٹے بے ضابطہ مقناطیسی لمحے کی وضاحت کرنے والے قابل ذکر کامیاب نظریہ کے ساتھ جوہری قوت کے مساوات کو تیار کرنے پر تھی۔ نیوکلین کے مقناطیسی لمحات کی ابتدا کے مسئلے کو 1935 کے اوائل میں ہی تسلیم کیا گیا تھا۔ جی سی وک نے تجویز کیا کہ مقناطیسی لمحات ان ذرات کے کوانٹم-مکینیکل اتار چڑھاؤ کی وجہ سے ہو سکتے ہیں جو فرمی کے 1934 کے نظریہ بیٹا انحطاط کے مطابق ہیں۔ اس نظریہ کے مطابق، ایک نیوٹرون جزوی طور پر، باقاعدگی سے اور مختصر طور پر، بیٹا انحطاط کے قدرتی نتیجے کے طور پر ایک پروٹون، ایک الیکٹران، اور ایک نیوٹرینو میں الگ ہوجاتا ہے۔ اس خیال سے، نیوٹرون کا مقناطیسی لمحہ ان کوانٹم-مکینیکل اتار چڑھاؤ کے دوران الیکٹران کے بڑے مقناطیسی لمحے کے عارضی وجود کی وجہ سے ہوا، مقناطیسی لمحے کی قیمت کا تعین اس وقت کی لمبائی سے ہوتا ہے جس میں مجازی الیکٹران موجود تھا۔ یہ نظریہ ناقابل قبول ثابت ہوا، تاہم، جب ایچ بیتھے اور آر باچر نے دکھایا کہ اس نے قیاس آرائیوں کے مفروضوں کے لحاظ سے مقناطیسی لمحے کی اقدار کی پیش گوئی کی جو یا تو بہت زیادہ چھوٹی یا بہت زیادہ بڑی تھیں۔ الیکٹران کے لیے اسی طرح کے تحفظات بہت زیادہ کامیاب ثابت ہوئے۔ کوانٹم الیکٹرو ڈائنامکس (کیو ای ڈی) میں، کسی ذرہ کا بے ضابطہ مقناطیسی مومنٹ اس ذرہ کے مقناطیسی مومنٹ میں کوانٹم مکینیکل اتار چڑھاؤ کی چھوٹی شراکت سے پیدا ہوتا ہے۔ "ڈیراک" مقناطیسی مومنٹ کے لیے جی-فیکٹر کی پیش گوئی منفی طور پر چارج شدہ، اسپن-1/2 ذرہ کے لیے کی جاتی ہے۔ الیکٹران جیسے ذرات کے لیے، یہ "کلاسیکی" نتیجہ مشاہدہ شدہ قدر سے تقریبا 0.1 ٪ مختلف ہوتا ہے ؛ کلاسیکی قدر کے مقابلے میں فرق بے ترتیب مقناطیسی لمحہ ہے۔ الیکٹران کے لیے جی-فیکٹر کو کیو ای ڈی کے طور پر ماپا جاتا ہے جو کہ فوٹوون کے ذریعے برقی مقناطیسی قوت کی ثالثی کا نظریہ ہے۔ جسمانی تصویر یہ ہے کہ الیکٹران کا موثر مقناطیسی لمحہ "ننگے" الیکٹران، جو کہ ڈیراک ذرہ ہے، اور "ورچوئل"، قلیل مدتی الیکٹران پوزیٹرون جوڑوں اور فوٹونوں کے بادل کی شراکت کا نتیجہ ہے جو کیو ای ڈی کے نتیجے میں اس ذرہ کو گھیرے ہوئے ہیں۔ ان کوانٹم مکینیکل اتار چڑھاؤ کے اثرات کو نظریاتی طور پر لوپس کے ساتھ فین مین خاکے کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے۔ الیکٹران کے بے ضابطہ مقناطیسی لمحے میں ایک لوپ کا تعاون، جو کہ پہلے درجے اور کیو ای ڈی میں سب سے بڑی اصلاح سے مطابقت رکھتا ہے، دائیں طرف کے خاکہ میں دکھائے گئے ورٹیکس فنکشن کا حساب لگا کر پایا جاتا ہے۔ یہ حساب جے شونگر نے 1948 میں دریافت کیا تھا۔ چوتھے ترتیب کے حساب سے، الیکٹران کے بے ضابطہ مقناطیسی لمحے کے لیے کیو ای ڈی پیشن گوئی تجرباتی طور پر ناپی گئی قیمت سے 10 سے زیادہ اہم اعداد و شمار سے متفق ہے، جس سے الیکٹران کا مقناطیسی لمحہ طبیعیات کی تاریخ کی سب سے درست تصدیق شدہ پیش گوئیوں میں سے ایک ہے۔ الیکٹران کے مقابلے میں، نیوکلین کے بے ضابطہ مقناطیسی لمحات بہت زیادہ ہوتے ہیں۔ پروٹون کے لیے جی-فیکٹر 5.6 ہے، اور چارج لیس نیوٹرون، جس میں کوئی مقناطیسی مومنٹ بالکل نہیں ہونا چاہیے، کا جی-فیکٹر − 3.8 ہے۔ تاہم، نوٹ کریں کہ نیوکلین کے بے ضابطہ مقناطیسی لمحات، یعنی متوقع ڈیراک ذرہ مقناطیسی لمحات کے ساتھ ان کے مقناطیسی لمحات، تقریبا برابر ہیں لیکن مخالف علامت کے ہیں:، لیکن۔ نیوکلینوں کے لیے یوکاوا تعامل 1930 کی دہائی کے وسط میں دریافت کیا گیا تھا، اور اس جوہری قوت کی ثالثی پیاون میسون کے ذریعے کی جاتی ہے۔ الیکٹران کے نظریہ کے متوازی، مفروضہ یہ تھا کہ نیوکلینوں اور پیاونوں پر مشتمل اعلی درجے کے لوپس نیوکلینوں کے بے ضابطہ مقناطیسی لمحات پیدا کر سکتے ہیں۔ جسمانی تصویر یہ تھی کہ نیوٹرون کا موثر مقناطیسی لمحہ "ننگے" نیوٹرون کی مشترکہ شراکت سے پیدا ہوا، جو کہ صفر ہے، اور جوہری اور برقی مقناطیسی قوتوں کے نتیجے میں اس ذرہ کو گھیرنے والے "ورچوئل" پیاونز اور فوٹونز کے بادل سے پیدا ہوا۔ دائیں طرف کا فین مین خاکہ تقریبا فرسٹ آرڈر خاکہ ہے، جس میں پیاون کے ذریعے ادا کیے جانے والے ورچوئل ذرات کا کردار ہے۔ جیسا کہ اے پیس نے نوٹ کیا، "1948 کے آخر اور 1949 کے وسط کے درمیان کم از کم چھ مقالے نیوکلیون لمحات کے دوسرے درجے کے حسابات پر رپورٹنگ کرتے ہوئے شائع ہوئے۔" یہ نظریات بھی تھے، جیسا کہ پیس نے نوٹ کیا، "ایک فلاپ" انہوں نے ایسے نتائج دیے جو مشاہدے سے بالکل متفق نہیں تھے۔ اس کے باوجود، اگلی دو دہائیوں تک ان خطوط پر سنجیدہ کوششیں جاری رہیں، جن میں بہت کم کامیابی حاصل ہوئی۔ یہ نظریاتی نقطہ نظر غلط تھے کیونکہ نیوکلین جامع ذرات ہیں جن کے مقناطیسی لمحات ان کے ابتدائی اجزاء، کوارک سے پیدا ہوتے ہیں۔ نیوکلین مقناطیسی لمحات کا کوارک ماڈل ہیڈرون کے کوارک ماڈل میں، نیوٹرون ایک اپ کوارک (چارج) اور دو ڈاؤن کوارک (چارج) پر مشتمل ہوتا ہے جبکہ پروٹون ایک ڈاؤن کوارک (چارج) اور دو اپ کوارک (چارج) پر مشتمل ہوتا ہے۔ نیوکلین کے مقناطیسی لمحے کو جزو کوارک کے مقناطیسی لمحات کے مجموعے کے طور پر ماڈل کیا جا سکتا ہے، حالانکہ یہ سادہ ماڈل پارٹیکل فزکس کے معیاری ماڈل کی پیچیدگیوں کو مسترد کرتا ہے۔ حساب یہ فرض کرتا ہے کہ کوارک نقطہ نما ڈیراک ذرات کی طرح برتاؤ کرتے ہیں، ہر ایک کا اپنا مقناطیسی لمحہ ہوتا ہے، جیسا کہ نیوکلیئر میگنیٹن کے لیے اوپر والے اظہار سے ملتا جلتا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے: جہاں q-سبسکرپٹ شدہ متغیر کوارک مقناطیسی لمحے، چارج، یا کمیت کا حوالہ دیتے ہیں۔ سادہ طور پر، نیوکلیون کے مقناطیسی لمحے کو تین کوارک مقناطیسی لمحات کے ویکٹر مجموعہ کے ساتھ ساتھ اس کے اندر تین چارج شدہ کوارک کی حرکت کی وجہ سے پیدا ہونے والے مداری مقناطیسی لمحات کے نتیجے کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ سٹینڈرڈ ماڈل (ایس یو (6) تھیوری) کی ابتدائی کامیابیوں میں سے ایک میں، 1964 میں ایم بیگ، بی لی، اور اے پیس نے نظریاتی طور پر پروٹون سے نیوٹرون مقناطیسی لمحات کے تناسب کا حساب لگایا، جو تجرباتی قدر سے 3 فیصد کے اندر متفق ہے۔ اس تناسب کے لیے ناپی گئی قیمت ہے۔ پولی اخراج کے اصول کے ساتھ اس حساب کی کوانٹم مکینیکل بنیاد کی تضاد 1964 میں او گرین برگ کے ذریعہ کوارک کے لیے رنگین چارج کی دریافت کا باعث بنی۔ تین کوارک پر مشتمل بیرون کے لیے غیر رشتہ دار کوانٹم مکینیکل لہر فنکشن سے، ایک سیدھا سیدھا حساب نیوٹرون، پروٹون اور دیگر بیرون کے مقناطیسی لمحات کے لیے کافی درست تخمینے دیتا ہے۔ نیوٹرون کے لیے، مقناطیسی مومنٹ اس طرح دیا جاتا ہے جہاں d اور u بالترتیب نیچے اور اوپر کوارک کے لیے مقناطیسی مومنٹ ہیں۔ یہ نتیجہ کوارک کے اندرونی مقناطیسی لمحات کو ان کے مداری مقناطیسی لمحات کے ساتھ جوڑتا ہے اور یہ فرض کرتا ہے کہ تینوں کوارک ایک خاص، غالب کوانٹم حالت میں ہیں۔ اس حساب کے نتائج حوصلہ افزا ہیں، لیکن اوپر یا نیچے کوارک کی کمیت کو نیوکلیون کی کمیت سمجھا جاتا تھا۔ کوارک کی کمیت دراصل نیوکلیون کی کمیت سے صرف 1 فیصد زیادہ ہوتی ہے۔ یہ تضاد نیوکلین کے لیے معیاری ماڈل کی پیچیدگی سے پیدا ہوتا ہے، جہاں ان کی زیادہ تر کمیت گلوون فیلڈز، ورچوئل ذرات، اور ان سے وابستہ توانائی میں پیدا ہوتی ہے جو مضبوط قوت کے لازمی پہلو ہیں۔ مزید برآں، نیوکلیون کی تشکیل کرنے والے کوارک اور گلوون کے پیچیدہ نظام کے لیے رشتہ دارانہ علاج کی ضرورت ہوتی ہے۔ نیوکلین مقناطیسی لمحات کو پہلے اصولوں سے کامیابی کے ساتھ شمار کیا گیا ہے، جس میں اہم کمپیوٹنگ وسائل کی ضرورت ہوتی ہے۔ نیوٹرون ٹرپل محور سپیکٹرومیٹری ایل اے آر ایم او آر نیوٹرون خوردبین نیوٹرون الیکٹرک ڈائپول مومنٹ احرونوف-کیشر اثر حوالہ جات کتابچہ ایس ڈبلیو لوویسی (1986) بھی دیکھیں۔ گاڑھا مادے سے نیوٹرون بکھرنے کا نظریہ۔ آکسفورڈ یونیورسٹی پریس۔ ۔ ڈونلڈ ایچ پرکنز (1982)۔ ہائی انرجی فزکس کا تعارف۔ ریڈنگ، میساچوسٹس: ایڈیسن ویزلی،۔ جان ایس رگڈن (1987)۔ ربی، سائنسدان اور شہری۔ نیو یارک: بیسک بکس، انکارپوریٹڈ۔ سرگئی وانسووسکی (1975)۔ ابتدائی ذرات کی مقناطیسیت۔ ماسکو: میر پبلشرز۔ بیرونی روابط مادے میں برقی اور مقناطیسی میدان مقناطیسی مومنٹ مقناطیسیت مقناطیسی مقناطیسی مومنٹ مقناطیسی مومنٹ جسمانی مقدار