Huidige leerboeken verwijzen vaak naar de Lorentz-Maxwell-kracht die wordt beheerst door de elektrische lading. Maar ze verwijzen zelden naar de uitbreiding van die theorie die nodig is om de magnetische kracht op een puntdeeltje te verklaren. Voor elementaire deeltjes, zoals muonen of neutrino's, de magnetische kracht die op dergelijke ladingen wordt uitgeoefend, is uniek en onveranderlijk. Echter, in tegenstelling tot de elektrische lading, de magnetische krachtsterkte wordt niet gekwantificeerd. Om de magnetische kracht erop te laten werken, het magnetische veld moet inhomogeen zijn. Daarom is deze kracht moeilijker te begrijpen in de context van deeltjes waarvan de snelheid dichtbij de lichtsnelheid ligt.

Bovendien, ons begrip van hoe een puntdeeltje met een lading beweegt in aanwezigheid van een inhomogeen magnetisch veld, was tot nu toe gebaseerd op twee theorieën waarvan werd aangenomen dat ze van elkaar verschilden. De eerste komt voort uit William Gilbert's studie van elementair magnetisme in de 16e eeuw, terwijl de tweede berust op elektrische stromen van André-Marie Ampère. In een nieuwe studie die zojuist is gepubliceerd in EPJ C, de auteurs Johann Rafelski en collega's van de Universiteit van Arizona, VS, slaagde erin deze dubbelzinnigheid tussen Ameperiaanse en Gilbertiaanse vormen van magnetische kracht op te lossen. Hun oplossing maakt het mogelijk om de interactie te karakteriseren van deeltjes waarvan de snelheid dicht bij de lichtsnelheid ligt in aanwezigheid van inhomogene elektromagnetische velden.

In de nieuwe studie de auteurs aanwezig, Voor de eerste keer, een belangrijk inzicht in hoe niet-homogeniteit van magnetische velden de spindynamiek van deeltjes beïnvloedt, spin-precessie genoemd. Geen eerder werk heeft de noodzaak erkend om de vorm van magnetische torsie consistent te maken met de vorm van magnetische kracht - de torsie werd alleen consistent gemaakt met de Lorentz-Maxwell-kracht.

Met dit voorschot kan de impact van niet-homogeniteit van het veld op precisie-experimenten worden gekwantificeerd. Het probeert een discrepantie op te lossen in het begrip van kwantumveldcorrecties op het magnetische moment van het muon, een elementair deeltje dat vaak een 'zwaar elektron' wordt genoemd.

Deze bevindingen kunnen worden toegepast op de studie van neutrino's, de deur openen naar rijken die verder gaan dan het standaardmodel van de deeltjesfysica. Rafelski en collega's laten zien dat de magnetische kracht groot kan zijn voor deeltjes waarvan de snelheid heel dicht bij de lichtsnelheid ligt.