Nuvarande läroböcker hänvisar ofta till Lorentz-Maxwell-kraften som styrs av den elektriska laddningen. Men de hänvisar sällan till förlängningen av den teorin som krävs för att förklara den magnetiska kraften på en punktpartikel. För elementära partiklar, såsom muoner eller neutrinoer, den magnetiska kraft som appliceras på sådana laddningar är unik och oföränderlig. Dock, till skillnad från den elektriska laddningen, den magnetiska kraftstyrkan är inte kvantiserad. För att magnetkraften ska verka på dem, magnetfältet måste vara inhomogent. Därför är denna kraft svårare att förstå i samband med partiklar vars hastighet är nära ljusets hastighet.

Dessutom, vår förståelse för hur en punktpartikel som bär en laddning rör sig i närvaro av ett inhomogent magnetfält förrän nu baserat på två teorier som man trodde skiljer sig åt. Det första härrör från William Gilberts studie av elementär magnetism på 1500 -talet, medan den andra förlitar sig på André-Marie Ampère elektriska strömmar. I en ny studie som just publicerats i EPJ C, författarna Johann Rafelski och kollegor från University of Arizona, USA, lyckades lösa denna oklarhet mellan ameperiska och gilbertiska former av magnetisk kraft. Deras lösning gör det möjligt att karakterisera interaktionen mellan partiklar vars hastighet är nära ljusets hastighet i närvaro av inhomogena elektromagnetiska fält.

I den nya studien, författarna närvarande, för första gången, en viktig inblick i hur magnetfältets icke-homogenitet påverkar partikelspinndynamik, kallas spin -precession. Inget tidigare arbete har erkänt behovet av att göra formen av magnetmoment överensstämmande med formen av magnetisk kraft - vridmomentet gjordes endast i överensstämmelse med Lorentz -Maxwell -kraften.

Detta framsteg gör det möjligt att kvantifiera effekterna av fältets icke-homogenitet på precisionsexperiment. Den försöker lösa en avvikelse i förståelsen av kvantfältskorrigeringar till muonets magnetiska ögonblick, en elementär partikel som ofta kallas en "tung elektron".

Dessa fynd kan tillämpas på studien av neutrinoer, öppna dörren till riken bortom standardmodellen för partikelfysik. Rafelski och kollegor visar att magnetkraften kan vara stor för partiklar vars hastighet är mycket nära ljusets hastighet.