Мюоний - Muonium

Для атомов, в которых мюоны заменили один или несколько электронов, см. мюонный атом.
Упрощенный рисунок атома мюония.
Атом мюония

Мюоний является экзотический атом состоящий из антимюон и электрон,[1] который был открыт в 1960 г. Вернон В. Хьюз[2] и имеет химический символ Му. Во время мюона 2.2 мкс время жизни, мюоний может входить в такие соединения, как хлорид мюония (MuCl) или мюонид натрия (NaMu).[нужна цитата ] Из-за разницы масс антимюона и электрона мюоний (
μ+

е−
) больше похож на атомарный водород (
п+

е−
) чем позитроний (
е+

е−
). Его Радиус Бора и энергия ионизации в пределах 0,5% от водород, дейтерий, и тритий, и поэтому его можно с успехом рассматривать как экзотический легкий изотоп водорода.[3]

Хотя мюоний недолговечен, физико-химики изучают его с помощью мюонная спиновая спектроскопия (μSR),[4] метод магнитного резонанса, аналогичный ядерный магнитный резонанс (ЯМР) или электронный спиновой резонанс (СОЭ) спектроскопия. Как и ESR, μSR полезен для анализа химических превращений и структуры соединений с новыми или потенциально ценными электронными свойствами. Мюоний обычно изучают вращение спина мюона, в котором спин атома Mu прецессирует в магнитное поле применяется поперек направления спина мюона (поскольку мюоны обычно образуются в спин-поляризованный состояние от распада пионы ), и по объезд железнодорожных переездов (ALC), который также называют резонанс пересечения уровней (LCR).[4] Последний использует магнитное поле, приложенное продольно к направлению поляризации, и контролирует релаксацию спинов мюонов, вызванную переходами типа «flip / flop» с другими магнитными ядрами.

Поскольку мюон - это лептон, атомные уровни энергии мюония могут быть вычислены с большой точностью из квантовая электродинамика (QED), в отличие от водорода, где точность ограничена погрешностями, связанными с внутренней структурой протон. По этой причине мюоний является идеальной системой для изучения КЭД связанных состояний, а также для поиска физики за пределами стандартная модель.[5]

Номенклатура

Обычно в номенклатуре физики элементарных частиц атом, состоящий из положительно заряженной частицы, связанной с электроном, называется в честь положительной частицы с добавленным «-ium», в данном случае «muium». Суффикс «-ониум» в основном используется для связанные состояния частицы с собственной античастицей. Экзотический атом, состоящий из мюона и антимюона, известен как "истинный мюоний ". Это еще предстоит наблюдать, но, возможно, он образовался в результате столкновения электронных и позитронных пучков.[6][7]

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК (1997). «Мюоний». В A.D. McNaught, A. Wilkinson (ed.). Сборник химической терминологии (2-е изд.). Научные публикации Blackwell. Дои:10.1351 / goldbook.M04069. ISBN  978-0-86542-684-9.
  2. ^ В. В. Хьюз; и другие. (1960). «Образование мюония и наблюдение его ларморовой прецессии». Письма с физическими проверками. 5 (2): 63–65. Bibcode:1960PhRvL ... 5 ... 63H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.5.63.
  3. ^ Уокер, Дэвид К. (1983-09-08). Мюон и химия мюония. п. 4. ISBN  978-0-521-24241-7.
  4. ^ а б J.H. Брюэр (1994). «Вращение / релаксация / резонанс спина мюонов». Энциклопедия прикладной физики. 11: 23–53.
  5. ^ К.П. Юнгманн (2004). «Прошлое, настоящее и будущее мюония». Материалы мемориального симпозиума в честь Вернона Уилларда Хьюза, Нью-Хейвен, Коннектикут, 14–15 ноября 2003 г.: 134–153. arXiv:nucl-ex / 0404013. Bibcode:2004shvw.conf..134J. CiteSeerX  10.1.1.261.4459. Дои:10.1142/9789812702425_0009. ISBN  978-981-256-050-6.
  6. ^ С.Дж. Бродский, Р.Ф. Лебедь (2009). "Производство мельчайшего атома КЭД: Истинный мюоний (µ⁺µ⁻)". Письма с физическими проверками. 102 (21): 213401. arXiv:0904.2225. Bibcode:2009ПхРвЛ.102у3401Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.102.213401. PMID  19519103.
  7. ^ Х. Ламм, Р.Ф. Лебедь (2013). «Настоящий мюоний (µ⁺µ⁻) на светлом фронте: игрушечная модель». arXiv:1311.3245 [геп-ph ].