Momen magnetik neutron

Momen magnetik neutron adalah momen magnet intrinsik dari neutron, yang disimbolkan dengan μ_n. Proton dan neutron, keduanya merupakan nukleon, terdiri dari inti atom, dan nukleon tersebut berperilaku sebagai magnet kecil yang kekuatannya diukur melalui momen magnetiknya. Neutron berinteraksi dengan zarah netral baik melalui gaya nuklir maupun melalui momen magnetiknya. Momen magnetik neutron dimanfaatkan untuk menyelidiki struktur atom dari suatu bahan menggunakan metode hamburan dan untuk memanipulasi sifat-sifat pancaran neutron dalam pemercepat partikel. Penentuan momen magnetik neutron melalui metode tak langsung dilakukan pada pertengahan tahun 1930-an. Luis Alvarez dan Felix Bloch membuat kalkulasi akuratnya, melalui pengukuran langsung momen magnetik neutron pada tahun 1940. Keberadaan momen magnetik neutron menunjukkan bahwa neutron bukanlah partikel elementer. Agar partikel elementer memiliki momen magnet intrinsik, ia harus memiliki baik spin maupun muatan listrik. Neutron memiliki spin 1/2 ħ, tetapi tidak memiliki muatan bersih. Keberadaan momen magnetik neutron menimbulkan kebingungan karena tidak adanya penjelasan yang benar sampai model kuark bagi partikel dikembangkan pada tahun 1960-an. Neutron terdiri dari tiga kuark, dan momen magnetik dari partikel elementer ini bergabung untuk memberikan momen magnetik bagi neutron.

Deskripsi sunting

Diagram skematik yang menggambarkan spin neutron sebagai panah hitam dan garis medan magnet yang terkait dengan momen magnetik negatif neutron. Spin neutron bergerak ke atas dalam diagram ini, namun garis-garis medan magnet di tengah dipol bergerak ke bawah.

Pengukuran terbaik yang ada bagi nilai momen magnetik neutron adalah μ_n = −1,91304272(45) μ_N.^[1] Di sini, μ_N merupakan magneton nuklir, suatu konstanta fisika dan satuan standar bagi momen magnetik bagi komponen inti. Dalam satuan SI, μ_n = −9,6623647(23)×10⁻²⁷ J⋅T⁻¹. Momen magnetik merupakan suatu kuantitas vektor, dan arah momen magnetik neutron ditentukan melalui spin-nya. Torsi dari neutron yang dihasilkan dari suatu medan magnet luar mengarah sejajar pada vektor spin neutron berlawanan dengan vektor medan magnet.

Magneton nuklir adalah momen magnetik spin dari suatu partikel Dirac, suatu partikel elementer bermuatan, memiliki spin 1/2, dengan massa proton m_p. Dalam satuan SI, magneton nuklir dinyatakan dalam persamaan,

\mu _{\mathrm {N} }={{e\hbar } \over {2m_{\mathrm {p} }}},

di mana e merupakan muatan elementer dan ħ adalah konstanta Planck tereduksi.^[2] Momen magnetik partikel ini sejajar dengan spin yang dimilikinya. Karena neutron tidak memiliki muatan, partikel ini seharusnya tidak memiliki momen magnetik berdasar persamaan tadi. Momen magnetik tak-nol dari neutron menandakan bahwa neutron bukanlah partikel elementer.^[3] Penanda dari momen magnetik yang dimiliki neutron adalah pada partikel bermuatan negatif. Sama halnya dengan itu, kenyataan bahwa momen magnetik proton, μ_p = 2,793 μ_N, tidak sama dengan 1 μ_N menandakan bahwa proton juga bukanlah suatu partikel elementer.^[2] Proton dan neutron terdiri atas banyak kuark, dan momen magnetik kuark dapat digunakan untuk menghitung momen magnetik nukleon.^[4]

Lihat pula sunting

Referensi sunting

^ Beringer, J.; et al. (Particle Data Group) (2012). "Review of Particle Physics, 2013 partial update" (PDF). Phys. Rev. D (dalam bahasa Inggris). 86 (1): 010001. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. Diakses tanggal 8 Mei 2015.
^ ^a ^b Bjorken, J.D.; Drell, S.D. (1964). Relativistic Quantum Mechanics. New York: McGraw-Hill. hlm. 241–246. ISBN 978-0070054936.
^ Hausser, O. (1981). "Nuclear Moments". Dalam Lerner, R. G.; Trigg, G. L. Encyclopedia of Physics. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Company. hlm. 679–680. ISBN 978-0201043136.
^ Pendlebury, J. M.; Smith, K. (1980). "The Electric and Magnetic Moments of the Neutron". Phil. Trans. R. Soc. Lond. B (dalam bahasa Inggris). 290 (1043): 617–626. doi:10.2307/2395452. ISSN 0080-4622.

Daftar pustaka sunting

S.W. Lovesey (1986). Theory of Neutron Scattering from Condensed Matter. Oxford University Press. ISBN 0198520298.
Donald H. Perkins (1982). Introduction to High Energy Physics. Reading, Massachusetts: Addison Wesley, ISBN 0-201-05757-3.
John S. Rigden (1987). Rabi, Scientist and Citizen. New York: Basic Books, Inc., ISBN 0-465-06792-1.
Sergei Vonsovsky (1975). Magnetism of Elementary Particles. Moskow: Mir Publishers.

[PDG-1] Beringer, J.; et al. (Particle Data Group) (2012). "Review of Particle Physics, 2013 partial update" (PDF). Phys. Rev. D (dalam bahasa Inggris). 86 (1): 010001. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. Diakses tanggal 8 Mei 2015.

[BD-2] Bjorken, J.D.; Drell, S.D. (1964). Relativistic Quantum Mechanics. New York: McGraw-Hill. hlm. 241–246. ISBN 978-0070054936.

[Hausser-3] Hausser, O. (1981). "Nuclear Moments". Dalam Lerner, R. G.; Trigg, G. L. Encyclopedia of Physics. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Company. hlm. 679–680. ISBN 978-0201043136.

[4] Pendlebury, J. M.; Smith, K. (1980). "The Electric and Magnetic Moments of the Neutron". Phil. Trans. R. Soc. Lond. B (dalam bahasa Inggris). 290 (1043): 617–626. doi:10.2307/2395452. ISSN 0080-4622.

[1]

[2]

[3]

[4]