Magnetón de Bohr

En física atómica, el magnetón de Bohr (símbolo μ_B) es un constante física y la unidad natural para expresar el momento magnético de un electrón causado por su momento angular orbital o de espín. En las unidades SI, el magnetón de Bohr se define como

μ μ B=e▪ ▪ 2me{displaystyle mu _{mathrm {B}={frac {ehbar} }{2m_{mathrm {e}}}} {fn}} {fn}}} {fn}}}}} {fn}}}}} {fn}}}} {fn}}}}}}}}}}}}}}} {

μ μ B=e▪ ▪ 2mec,{displaystyle mu _{mathrm {B}={frac {ehbar} }{2m_{mathrm {e}c}}}

• e es la carga primaria,
• ▪ es la reducción Planck constante,
• m_e es la masa de electrones,
• c es la velocidad de la luz.

Historia

La idea de los imanes elementales se debe a Walther Ritz (1907) y Pierre Weiss. Ya antes del modelo Rutherford de estructura atómica, varios teóricos comentaron que el magnetón debe implicar la constante Planck h. Al postular que la proporción de energía cinética de electrones a frecuencia orbital debe ser igual a h, Richard Gans computed a value that was twice as large as the Bohr magneton in September 1911. En la Primera Conferencia de Solvay en noviembre de ese año, Paul Langevin obtuvo un e▪ ▪ /()12me){displaystyle ehbar /(12m_{mathrm {e})}. Langevin asumió que la fuerza atractiva era inversamente proporcional a la distancia al poder n+1,{displaystyle n+1,} y específicamente n=1.{displaystyle n=1.}

El físico rumano Ștefan Procopiu había obtenido la expresión del momento magnético del electrón en 1911. El valor a veces se denomina magnetón de "Bohr-Procopiu" en la literatura científica rumana. El magnetón de Weiss se derivó experimentalmente en 1911 como una unidad de momento magnético igual a 1,53×10⁻²⁴ julios por tesla, que es aproximadamente el 20 % del magnetón de Bohr.

En el verano de 1913, el físico danés Niels Bohr obtuvo los valores de las unidades naturales de momento angular atómico y momento magnético como consecuencia de su modelo atómico. En 1920, Wolfgang Pauli le dio su nombre al magnetón de Bohr en un artículo en el que lo contrastaba con el magnetón de los experimentalistas al que llamó magnetón de Weiss.

Teoría

Un momento magnético de un electrón en un átomo se compone de dos componentes. Primero, una carga eléctrica en movimiento del electrón forma una corriente, por lo tanto, el movimiento orbital de un electrón alrededor de un núcleo genera un momento magnético por la ley del circuito de Ampère. En segundo lugar, la rotación inherente, o espín, del electrón tiene un momento magnético de espín.

En el modelo de Bohr del átomo, para un electrón que está en la órbita de energía más baja, su momento angular orbital tiene una magnitud igual a la constante de Planck reducida, indicada como ħ. El magnetón de Bohr es la magnitud del momento dipolar magnético de un electrón que orbita un átomo con este momento angular.

El momento angular de espín de un electrón es 1/2ħ, pero el momento magnético intrínseco del electrón causado por su espín también es aproximadamente un magnetón de Bohr, lo que resulta en el factor g de espín de electrones, un factor que relaciona el momento angular de espín con el momento magnético correspondiente de una partícula, siendo aproximadamente dos.