Osztályozás | Fermion |
---|---|
Fogalmazás | Alapvető |
Csoport | Lepton |
Generáció | 2 nd |
Szimbólum | μ - |
Antirészecske | Antimuon |
Tömeg |
105,66 MeV . c -2 (1,88 × 10 -28 kg ) |
---|---|
Elektromos töltő | -1,60217653 (14) × 10 -19 ° C |
Színes töltés | 0 |
Spin | ½ |
Élettartam | 2,2 μs / ~ 10 ^ (- 6) s |
Felfedezés | Carl D. Anderson , 1936 |
---|
A müon jelentése szerint a standard modell a részecskefizika , egy elemi részecske a elektromos töltés negatív, instabil. A müonnak van egy spinje 1/2, és fizikai tulajdonságai megegyeznek az elektronéval , tömegén kívül 207-szer nagyobb ( 105,66 M eV / c 2 , ezért nevezik néha „nehéz elektronnak”). A müonokat vannak fermionok a család leptonok , például az elektronok és a tau . A müonokat μ - jelöli . Az antimuont , a müonnal társított antirészecskét μ + jelöli, és pozitív töltésű.
A Földön a müonokat a töltött pionok bomlása hozza létre . A piónokat a felső légkörben kozmikus sugarak hatására hozzák létre . A müonok élettartama rövid (körülbelül két mikroszekundum). A müonoknak azonban nagy az energiájuk, ezért a speciális relativitáselmélet által leírt időbővítési hatás megfigyelhetővé teszi őket a Föld felszínén.
Ahogy van egy elektron-neutrino az elektronhoz társítva, van egy müon-neutrino is, amely a müonhoz kapcsolódik. A muon neutrínókat ν μ- vel jelöljük .
A pozitív müonok kombinálódhatnak egy elektronnal, így a muónium vagy μ + e - részecskét képezhetnek . Mivel a tömeg közötti különbség müon és az elektron, muonium több, mint egy atom a hidrogén , mint pozitrónium , kombinációja egy pozitron egy elektron.
A müon tömege közel van a pion tömegéhez , de ennek ellenére kissé alacsonyabb.
A müon megtalálja a helyét a következő összefoglaló táblázatban.
Elemi fermionok | Összetett Fermions | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Quarks | Leptonok | Nukleonok | Hyperonok | ||||||
Díj | −1/3 | +2/3 | −1 | 0 | +1 | 0 | −1 | 0 | +1 |
stabil | le- | fel | elektron |
elektron neutrino muon neutrino taun neutrino |
proton | neutron | |||
instabil |
furcsa alja |
elbűvölt felső |
muon tau |
Sigma - Ksi - Omega - |
Sigma 0 Ksi 0 Lambda 0 |
Sigma + Lambda + |
Müonokat fedezték fel Carl David Anderson és segédje Seth Neddermeyer a Caltech a 1936 munka közben a kozmikus sugárzás . Olyan részecskékre figyeltek fel, amelyek pályája az elektronokétól és más ismert részecskéktől eltérő módon görbült, amikor mágneses mezőnek voltak kitéve . Ezek az új részecskék negatív elektromos töltést hordoztak, de pályájuk kevésbé görbült, mint az elektronoké, de inkább görbült, mint az azonos sebességű protonoké . Feltételeztük, hogy negatív elektromos töltésük megegyezik az elektronéval, és hogy a pálya görbületében mutatkozó különbség miatt következtetni kell arra, hogy tömegük van az elektron és a proton tömegközéppontjában.
Ez az, amiért Anderson első elemzi ezt a részecske mezon ( „mezon”), amelynek előtag mezo- a görög jelentése „köztes”. Közvetlenül ezután más köztes tömegű részecskéket fedeztek fel, és az ilyen részecskék megnevezésére a mezon („mezon”) általános kifejezést alkalmazták. A megkülönböztetés szükségességével szembesülve a mezotront μ mezonnak („μ mezon”) nevezték át , a görög μ („mu”) betűvel a latin „m” betű hangjára hasonlítottak.
Hamarosan kiderült, hogy a μ mezon jelentősen különbözik a többi mezontól ; bomlástermékei például egy neutrínót és egy antineutrint tartalmaznak , egyik vagy másik helyett, amint azt más mezonok esetében megfigyelték, ezek hadronok , kvarkokból álló részecskék , ezért erős kölcsönhatásnak vannak kitéve . A kvarkmodell, a mezon épül fel pontosan két kvark (egy kvark és egy anti-kvark), ellentétben barionok amelyek alkotják a három kvark. A μ mezonokról azonban kiderült, hogy alapvető részecskék (leptonok), mint elektronok, kvarkszerkezet nélkül. Így, mivel a μ mezonok egyáltalán nem mezonok (a mezon kifejezés újonnan definiált értelmében ), a mu mezon ("μ mezon") kifejezést elvetették, és helyébe az új müon nevet kapta .
A müon mágneses momentuma intenzív kutatások tárgya, mind elméleti, mind kísérleti jellegű, mert pontos értéke a standard modell tesztje . Általában Landé-faktor formájában tárgyalják , egy dimenzió nélküli számként, amelyet a következők határoznak meg:
vagy:
µ a müon mágneses nyomatéka; S annak pörgése ; m annak tömege ; q annak elektromos töltés .A Dirac-egyenlet megadja a forgásrészecskéket12mint a müon, de a standard modell valamivel magasabb értéket jósol (valamivel több mint ezrelék ) a vákuumban lévő virtuális részecskékkel való kölcsönhatása miatt . Az elméleti és kísérleti értékek összehasonlításához meghatározzuk a „muon anomáliát”:
.A 2021-ben elért legpontosabb eredmények a következők:
Muon-rendellenesség | Érték |
---|---|
Kísérleti mérés | 0,001 165 920 61 (41) |
Elméleti referenciaszámítás | 0,001 165 918 10 (43) |
Különbség | 0,000 000 002 51 (59) |
Ez a két eredmény csupán 2,5 milliomodrészben tér el (relatív értelemben), de a 4,3 szórással megegyező különbség nagy valószínűséggel valós. Ha beigazolódna (szokás legalább 5 szórás különbség megkövetelését megkövetelni), ez bizonyíték arra, hogy a standard modell nem írja le tökéletesen a fizikai valóságot. Az egyik lehetséges magyarázat a virtuális részecskék megléte, amelyet a standard modell nem ír elő.
Egy másik elméleti számítás, amely magában foglalja a hadron komponenst a rácskvantum- kromodinamika számításával , és az új kísérleti értéket bemutató cikkel együtt megjelent, kiszámítja az anomália értékét, amely közelebb van a kísérleti értékhez, bár még mindig nem kompatibilis vele. A számítást más csapatoknak meg kell erősíteniük, és továbbra is meg kell magyarázni a különbséget a referencia elméleti értékével.
A muográfiai technológia méri a müon fluxusokat. Ezek az akadályok minden egyes keresztezésénél csökkennek. Ez a mérés lehetővé teszi a müonok által keresztezett szektorok sűrűségének meghatározását.