Muon

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Muon
Clasificare Particulă elementară
Familie Fermiuni
grup Leptones
Generaţie Al doilea
Interacțiuni Electromagnetic , gravitațional , slab
Simbol μ -
Antiparticulă Antimuon ( μ + )
Descoperire Carl D. Anderson , Seth Neddermeyer (1936)
Proprietăți fizice
Masa 105.658 3755 (23) MeV / c 2 [1]
Viața medie 2.197034 (21) × 10 −6 s [2]
Produse de descompunere e - + ν e + ν μ (cel mai frecvent)
Incarcare electrica −1 și
Sarcina de culoare Nu
A învârti ½

Muonul (din litera greacă μ folosit pentru a-l reprezenta, care în Italia, în domeniul științific, este adesea pronunțat „mu”) este o particulă elementară cu o sarcină electrică negativă și rotire egală cu 1/2, caracteristică fermionilor .

În modelul standard aparține, la fel ca electronul , tau și neutrinii , grupului de leptoni . Din punct de vedere istoric, a fost catalogat ca un mezon cu termenul "mu meson". Este notat cu simbolul μ - (în timp ce antiparticula sa, antimuonul , este notată cu simbolul μ + ).

Muonul are o masă în repaus de 105,7 MeV / c 2 , de aproximativ 207 ori masa electronului. Deoarece interacțiunile sale sunt similare, poate fi gândit ca un electron greu. Cu toate acestea, datorită masei , muonii suferă o accelerație mai puțin intensă atunci când întâlnesc un câmp electromagnetic și, atunci când sunt încetiniți, emit radiații bremsstrahlung mai puțin intense; în consecință, sunt mai perspicace.

Muonul are o durată medie de viață de 2,2 µs, mai lungă decât cea a altor leptoni instabili, mezoni și barioni (cu excepția neutronului ).

La fel ca în cazul tuturor leptonilor încărcați , există un neutron de muoni care posedă aceeași aromă , notată cu ν μ .

Istorie

Muoni au fost descoperiți de Carl David Anderson și elevul său Seth Neddermeyer în 1936 : în timp ce studiau razele cosmice au observat că, atunci când traversează un câmp magnetic , unele particule își deviau traiectoria diferit de electroni și alte particule cunoscute; în special, acestea au fost deviate cu o curbură mai mică decât electronii, dar mai mare decât protonii . S-a presupus că sarcina acestor noi particule era identică cu cea a electronului și, pentru a justifica diferita deviere, se credea că acestea aveau o masă intermediară (o valoare între masa protonului și electronului).

Din acest motiv, Anderson și Neddermayer au numit noua particulă mesotron , adoptând prefixul meso- , din greaca intermediară . Curând au fost descoperite noi particule cu masă intermediară și termenul mezon a fost folosit pentru a le indica. Pentru a face distincția între diferiți mezoni, mezotronul a fost redenumit mezonul mu (cu litera greacă μ ( mu ) folosită pentru a aminti sunetul literei m ).

Cu toate acestea, sa constatat că mezonul mu diferă semnificativ de alți mezoni; de exemplu, un neutrino și un antineutrino sunt emise din decăderea sa, mai degrabă decât oricare dintre ele, așa cum sa observat pentru ceilalți mezoni. Ulterior s-a înțeles că ceilalți mezoni erau hadroni , adică particule compuse din quarcuri , prin urmare supuse forței nucleare puternice . În modelul de quark, fiecare mezon este alcătuit din doi quarks. S-a stabilit, printr-un experiment efectuat în 1945 de Oreste Piccioni , Ettore Pancini și Marcello Conversi , că mezonii mu erau particule fără interacțiuni nucleare și, prin urmare, mai asemănătoare cu electronul (leptonii). Prin urmare, s-a stabilit că mezonii mu nu erau deloc mezonii (în noul sens al termenului), și astfel termenul mezon a fost înlocuit cu muon .

Surse de muoni

Majoritatea muonilor care ajung pe Pământ sunt produși de raze cosmice : atunci când pătrund în straturile superioare ale atmosferei , generează pioni , care la rândul lor se descompun în muoni și neutrini . De muonilor astfel produs se mișcă cu viteză mare, astfel încât viața lor medie observată de pe Pământ este mai mare decât cea observată într - un sistem în care acestea sunt în repaus, în conformitate cu timpul dilatare prevăzut de specială teoria relativității . Datorită acestui fenomen, așa cum se arată în experimentul lui Bruno Rossi și David B. Hall din 1940, o fracțiune substanțială din muonii produși în atmosfera superioară reușesc să ajungă la suprafața pământului înainte de a se descompune și este posibil să le detectăm pe sol. Aceeași reacție este utilizată de fizicienii particulelor pentru a produce fascicule de muoni, cum ar fi cea utilizată pentru experimentul Muon g-2 . Cea mai precisă măsură a momentului magnetic al muonului a fost obținută de Laboratorul Național Brookhaven [3] .

Decăderea Muon

Muonii sunt, după electroni, cele mai ușoare particule încărcate și, prin urmare, fiecare dintre ele se poate descompune doar într-un electron și alte particule cu sarcină zero totală. Aproape tot timpul, acestea se descompun într-un electron, un electron antineutrino și un neutron muon. Antimuonii, pe de altă parte, se descompun într-un pozitron, un electron neutrino și un antineutrino muonic.

.

Există, de asemenea, rareori un foton și o pereche electron-pozitron în procesul de descompunere.

La laboratorul internațional de cercetare situat în Villigen, în Elveția, Institutul Paul Scherrer (PSI), se află în desfășurare experimentul MEG care urmărește măsurarea lățimii de descompunere a muonului pozitiv în pozitron și foton care ar deschide calea pentru studiul noii fizici.

Atomi Muon

Muonul a fost prima particulă elementară observată care nu a devenit parte a compoziției atomilor obișnuiți. Cu toate acestea, muonii negativi pot forma atomi de muoni prin înlocuirea electronilor din atomi obișnuiți. Acest tip de atomi este mult mai mic decât de obicei datorită masei mari a muonului în sine.

Un muon pozitiv, amestecat cu materia obișnuită, poate forma, împreună cu un electron, un atom de muoniu (Mu), în care muonul acționează ca un nucleu . Această substanță, într-adevăr, nu se încadrează în definiția formală a unui atom chimic, deși împărtășește toate proprietățile sale. Masa redusă de muoniu, deci raza sa Bohr , este foarte apropiată de cea a hidrogenului ; prin urmare, acest „atom” de scurtă durată se comportă chimic (la o primă aproximare) ca izotopii săi mai grei, hidrogen , deuteriu și tritiu .

Notă

  1. ^ https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mmuc2mev
  2. ^ K. Nakamura și colab. ( Particle Data Group ), J. Phys. G 37, 075021 (2010), URL: http://pdg.lbl.gov
  3. ^ GW Bennett și colab. , Fizic. Rev. D73, 072003 (2006)

Bibliografie

  • SH Neddermeyer și CD Anderson, „Notă asupra naturii particulelor de raze cosmice”, Phys. Rev. 51, 884-886 (1937). Text complet disponibil în PDF [ link rupt ] .
  • Serway & Faughn, College Physics, Ediția a patra (Fort Worth TX: Saunders, 1995) pagina 841
  • Emanuel Derman, My Life As A Quant (Hoboken, NJ: Wiley, 2004) pp. 58–62.
  • Marc Knecht; The Anomal Magnetic Moments of the Electron and the Muon , Poincaré Seminar (Paris, 12 octombrie 2002), publicat în: Duplantier, Bertrand; Rivasseau, Vincent (Eds.); Seminarul Poincaré 2002 , Progresul în fizica matematică 30, Birkhäuser (2003) ISBN 3-7643-0579-7 . Text complet disponibil în PostScript .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

  • muone , în Treccani.it - ​​Enciclopedii on-line , Institutul Enciclopediei Italiene.
Controlul autorității GND ( DE ) 4170940-8
Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica