The influence of the anomalous magnetic moment on the spin kinematics of electrons in a uniform magnetic field

Summary

The influence of a uniform magnetic field on the spin orientation of electrons, or other spin 1/2 particles, in a beam is computed by assuming that the Dirac-Pauli equation correctly represents the electrons having anomalous magnetic moment. It is shown that, when the field is orthogonal to the electron beam, the anomalous magnetic moment causes the spin to turn about the field direction faster than in the normal condition. This effect depends on the energy of the electrons and becomes particularly large for energies which are high compared with the rest mass : for about 250 MeV energies a half circle path in the field would suffice to convert the longitudinal polarization state of the beam into the transverse one. The calculations are performed by making use of the exact solution of the Dirac-Pauli equation.

Riassunto

Viene calcolato l’effetto di un campo magnetico uniforme sulla orientazione dello spin di un fascio di elettroni, o di altre particelle di spin 1/2, supponendo che il moto degli elettroni, dotati di momento magnetico anomalo, sia correttamente descritto dall’equazione di Dirac-Pauli. Si dimostra così che, quando il fascio di elettroni è normale alla direzione del campo, l’effetto dovuto al momento magnetico anomalo è di far precedere lo spin intorno alla direzione del campo più velocemente che nel caso normale. Tale effetto dipende dall’energia degli elettroni e diviene particolarmente vistoso per energie elevate rispetto a quella di riposo: per energie di circa 250 MeV, basta il percorso di una semicirconferenza nel campo per mutare lo stato di polarizzazione del fascio da longitudinale in traversale. I calcoli sono stati eseguiti facendo uso delle soluzioni esatte dell’equazione di Dirac-Pauli.