Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Мюон
Тень Луны в мюонах. Gif
Тень космических лучей Луны, видимая во вторичных мюонах, генерируемых космическими лучами в атмосфере, и обнаруженная на глубине 700 метров под землей детектором Судан II.
СочинениеЭлементарная частица
СтатистикаФермионный
ПоколениеВторой
ВзаимодействияГравитация , Электромагнитная ,
Слабая
Символ
μ-
АнтичастицаАнтимюон (
μ+
)
ОбнаруженныйКарл Д. Андерсон , Сет Недермейер (1936)
Масса1,883 531 627 (42) × 10 −28  кг [1]

105,658 3755 (23)  МэВ / c 2 [1]

0,113 428 9259 (25)  Да [1]
Средняя продолжительность жизни2,196 9811 (22) × 10 −6  с [2] [3]
Распадается на
е-
,
ν
е,
ν
μ[3] (чаще всего)
Электрический заряд−1  e
Цвет зарядаНикто
Вращение1/2
Слабый изоспинЛХ : -1/2, RH : 0
Слабый гиперзарядLH : -1, RH : -2

Мюоны ( / м Ju ɒ п / ; от греческой буквы мю (М) , используемая для представления его) является элементарной частицей похожа на электрон , с электрическим зарядом -1  х и спиной1/2, но с гораздо большей массой. Классифицируется как лептон . Как и в случае с другими лептонами, мюон не имеет какой-либо субструктуры, то есть не считается, что он состоит из каких-либо более простых частиц.

Мюонов является нестабильной субатомной частиц с средним временем жизнью из2,2  мкс , что намного дольше, чем у многих других субатомных частиц. Как и в случае распада неэлементарного нейтрона (время жизни около 15 минут), распад мюона происходит медленно (по субатомным стандартам), потому что распад опосредуется только слабым взаимодействием (а не более мощным сильным взаимодействием или электромагнитным взаимодействием ). , и потому что разница масс между мюоном и набором продуктов его распада мала, что обеспечивает несколько кинетических степеней свободы для распада. Распад мюона почти всегда дает по крайней мере три частицы, которые должны включать электрон того же заряда, что и мюон, и два типа нейтрино .

Как и все элементарные частицы, мюон имеет соответствующую античастицу противоположного заряда (+1  e ), но равной массы и спина: антимюон (также называемый положительным мюоном ). Мюоны обозначаются
μ-
 и антимюоны
μ+
. Мюоны раньше назывались « мю-мезонами » , но не классифицируются как мезоны современными физиками элементарных частиц (см. § История ), и это название больше не используется сообществом физиков.

Мюоны имеют массу из105,66  МэВ / c 2 , что примерно в 207 раз больше, чем у электрона . Точнее, это 206,768 2830 (46) . [1]

Из-за своей большей массы мюоны ускоряются в электромагнитных полях медленнее, чем электроны, и излучают меньше тормозного излучения (замедляющего излучения). Это позволяет мюонам заданной энергии проникать намного глубже в материю, потому что замедление электронов и мюонов происходит в первую очередь из-за потери энергии из-за механизма тормозного излучения. Например, так называемые «вторичные мюоны», создаваемые космическими лучами, попадающими в атмосферу, могут проникать в атмосферу и достигать земной поверхности Земли и даже в глубокие шахты.

Поскольку мюоны имеют большую массу и энергию, чем энергия распада радиоактивности, они не образуются в результате радиоактивного распада . Однако они производятся в больших количествах при взаимодействии высоких энергий с нормальной материей, в некоторых экспериментах с адронами на ускорителях частиц и при взаимодействии космических лучей с веществом. Эти взаимодействия обычно сначала производят пи-мезоны , которые почти всегда распадаются на мюоны.

Как и в случае с другими заряженными лептонами, у мюона есть связанное мюонное нейтрино , обозначенное как
ν
μ, которое отличается от электронного нейтрино и участвует в различных ядерных реакциях.

История [ править ]

Мюоны были открыты Карлом Д. Андерсоном и Сетом Неддермейером в Калифорнийском технологическом институте в 1936 году при изучении космического излучения . Андерсон заметил частицы, которые изгибаются иначе, чем электроны и другие известные частицы, когда проходят через магнитное поле . Они были заряжены отрицательно, но изогнуты менее резко, чем электроны, но более резко, чем протоны , для частиц с той же скоростью. Предполагалось, что величина их отрицательного электрического заряда равна величине отрицательного электрического заряда электрона, и поэтому, чтобы учесть разницу в кривизне, предполагалось, что их масса больше, чем у электрона, но меньше, чем у протона. Таким образом, Андерсон первоначально назвал новую частицу amesotron , приняв префикс мезо- от греческого слова «середина». Существование мюона было подтверждено в 1937 году экспериментом Дж. К. Стрит и Е. К. Стивенсона в камере Вильсона . [4]

Частица с массой в мезонном диапазоне была предсказана до открытия каких-либо мезонов теоретиком Хидеки Юкавой : [5]

Кажется естественным модифицировать теорию Гейзенберга и Ферми следующим образом. Переход тяжелой частицы из состояния нейтрона в состояние протона не всегда сопровождается испусканием легких частиц. Иногда переход занимает другая тяжелая частица.

Из-за своей массы мю-мезон первоначально считался частицей Юкавы, но позже выяснилось, что он имел неправильные свойства. Некоторые ученые, включая Нильса Бора , первоначально назвали его Юкон из-за этого. Предсказанная Юкавой частица, пи-мезон, была окончательно идентифицирована в 1947 году (опять же из-за взаимодействий космических лучей) и, как было показано, отличается от ранее открытого мю-мезона тем, что обладает правильными свойствами, чтобы быть частицей, опосредующей ядерное взаимодействие .

Теперь, когда известны две частицы с промежуточной массой, для обозначения любой такой частицы в правильном диапазоне масс между электронами и нуклонами был принят более общий термин мезон . Далее, чтобы различать два разных типа мезонов после открытия второго мезона, исходная мезотронная частица была переименована в мю-мезон (греческая буква μ [ мю ] соответствует m ), а новый мезон 1947 года (частица Юкавы ) был назван пи-мезоном .

Поскольку позже в экспериментах на ускорителях было обнаружено больше типов мезонов, в конечном итоге было обнаружено, что мю-мезон значительно отличается не только от пи-мезона (примерно такой же массы), но и от всех других типов мезонов. Отчасти разница заключалась в том, что мю-мезоны не взаимодействовали с ядерным взаимодействием , как пи-мезоны (а это требовалось в теории Юкавы). Новые мезоны также показали, что они ведут себя как пи-мезон в ядерных взаимодействиях, но не как мю-мезон. Кроме того, продукты распада мю-мезона включали как нейтрино, так и антинейтрино , а не только одно или другое, как это наблюдалось при распаде других заряженных мезонов.

В возможной Стандартной модели физики элементарных частиц, кодифицированной в 1970-х годах, все мезоны, кроме мю-мезона, считались адронами, то есть частицами, состоящими из кварков, и, следовательно, подверженными ядерной силе . В кварковой модели мезон больше не определялся массой (некоторые были обнаружены, которые были очень массивными - больше, чем нуклоны ), а вместо этого были частицами, состоящими ровно из двух кварков (кварка и антикварка), в отличие от барионов., которые определяются как частицы, состоящие из трех кварков (протоны и нейтроны были самыми легкими барионами). Однако мю-мезоны оказались элементарными частицами (лептонами), подобными электронам, без кварковой структуры. Таким образом, мю «мезоны» вовсе не были мезонами в новом смысле и использовании термина « мезон» в кварковой модели структуры частиц.

С этим изменением определения термин мю-мезон был оставлен и заменен, когда это возможно, современным термином мюон , сделав термин «мю-мезон» лишь исторической сноской. В новой кварковой модели другие типы мезонов иногда продолжали упоминаться в более короткой терминологии (например, пион вместо пи-мезона), но в случае мюона он сохранил более короткое название и больше никогда не упоминался в более ранней терминологии. Терминология "мю-мезон".

Окончательное признание мюона как простого «тяжелого электрона», не играющего никакой роли в ядерном взаимодействии, казалось в то время настолько несоответствующим и удивительным, что лауреат Нобелевской премии И. И. Раби язвительно заметил: «Кто это заказал?» [6]

В эксперименте Росси – Холла (1941 г.) мюоны были использованы для наблюдения замедления времени (или, альтернативно, сокращения длины ), предсказанного специальной теорией относительности .

Источники мюонов [ править ]

Мюоны, попадающие на поверхность Земли, образуются косвенно как продукты распада при столкновении космических лучей с частицами атмосферы Земли. [7]

Около 10 000 мюонов достигают каждого квадратного метра поверхности Земли в минуту; эти заряженные частицы образуются как побочные продукты столкновения космических лучей с молекулами в верхних слоях атмосферы. Двигаясь с релятивистскими скоростями, мюоны могут проникать на десятки метров в скалы и другую материю, прежде чем затухать в результате поглощения или отклонения другими атомами. [8]

Когда протон космических лучей сталкивается с атомными ядрами в верхних слоях атмосферы, образуются пионы . Они распадаются на относительно коротком расстоянии (в метрах) на мюоны (их предпочтительный продукт распада) и мюонные нейтрино . Мюоны этих космических лучей высокой энергии обычно движутся примерно в том же направлении, что и исходный протон, со скоростью, близкой к скорости света . Несмотря на то, что их время жизни без релятивистских эффектов позволило бы обеспечить половину выживаемости всего около 456 метров (2,197 мкс × ln (2) × 0,9997 × c ), самое большее (если смотреть с Земли), эффект замедления времени специальной теории относительности(с точки зрения Земли) позволяет вторичным мюонам космических лучей пережить полет к поверхности Земли, поскольку в системе координат Земли мюоны имеют более длительный период полураспада из-за их скорости. С другой стороны, с точки зрения ( инерциальной системы отсчета ) мюона это проникновение допускает эффект сокращения длины специальной теории относительности, поскольку в системе отсчета мюона его время жизни не затрагивается, но сокращение длины вызывает расстояния в атмосфере и Земля должна быть намного короче этих расстояний в системе отсчета Земли. Оба эффекта являются одинаково действенными способами объяснения необычного выживания быстрых мюонов на расстояниях.

Поскольку мюоны необычно проникают в обычную материю, как нейтрино, их также можно обнаружить глубоко под землей (700 метров на детекторе Судан-2 ) и под водой, где они составляют основную часть естественного фонового ионизирующего излучения. Как уже отмечалось, это вторичное мюонное излучение, как и космические лучи, также является направленным.

Та же самая ядерная реакция, описанная выше (т. Е. Адрон-адронные столкновения с образованием пучков пионов , которые затем быстро распадаются на пучки мюонов на коротких расстояниях), используется физиками-частицами для создания пучков мюонов, таких как пучок, используемый в эксперименте с мюонами g −2. . [9]

Распад мюона [ править ]

Самый распространенный распад мюона

Мюоны - это нестабильные элементарные частицы, они тяжелее электронов и нейтрино, но легче всех других частиц материи. Они распадаются из-за слабого взаимодействия . Поскольку числа лептонных семейств сохраняются в отсутствие крайне маловероятной непосредственной осцилляции нейтрино , одно из нейтрино продукта распада мюона должно быть нейтрино мюонного типа, а другое - антинейтрино электронного типа (при распаде антимюона образуются соответствующие античастицы, как подробно описано ниже).

Поскольку заряд должен быть сохранен, одним из продуктов распада мюона всегда является электрон того же заряда, что и мюон (позитрон, если это положительный мюон). Таким образом, все мюоны распадаются по крайней мере на электрон и два нейтрино. Иногда, помимо этих необходимых продуктов, образуются дополнительные другие частицы, которые не имеют суммарного заряда и спина нуля (например, пара фотонов или электрон-позитронная пара).

Доминирующая мода распада мюона (иногда называемая распадом Мишеля в честь Луи Мишеля ) является самой простой из возможных: мюон распадается на электрон, электронный антинейтрино и мюонное нейтрино. Антимюоны зеркально чаще всего распадаются на соответствующие античастицы: позитрон , электронное нейтрино и мюонное антинейтрино. Проще говоря, эти два распада:


μ-
 →
е-
 + νе + νμ

μ+
 → е+ +
ν
е +
ν
μ

Среднее время жизни (положительного) мюона τ = ħ / Γ равно(2,196 9811 ± 0,000 0022 )  мкс . [2] Было установлено, что время жизни мюона и антимюона равно одной части из 10 4 .

Запрещенные распады [ править ]

Некоторые безнейтринные моды распада кинематически разрешены, но для всех практических целей запрещены в Стандартной модели, даже при условии, что нейтрино имеют массу и колеблются. Примеры, запрещенные сохранением лептонного аромата:


μ-
 →
е-
 +
γ

и


μ-
 →
е-
 +
е+
 +
е-
 .

Если быть точным: в Стандартной модели с массой нейтрино распад типа
μ-
 →
е-
 +
γ
технически возможно, например, путем осцилляции нейтрино виртуального мюонного нейтрино в электронное нейтрино, но такой распад астрономически маловероятен и, следовательно, не должен быть экспериментально ненаблюдаемым: менее одного из 10 50 мюонных распадов должно вызывать такой распад.

Наблюдение за такими режимами распада явилось бы ясным доказательством теорий, выходящих за рамки Стандартной модели . Верхние пределы для фракций ветвления таких мод распада были измерены во многих экспериментах, начатых более 50 лет назад. Текущий верхний предел для
μ+
 →
е+
 +
γ
фракция ветвления, измеренная в 2009–2013 гг. в эксперименте MEG, составляет 4,2 × 10–13 . [10]

Теоретическая скорость распада [ править ]

См. Также: Параметры Мишеля

Ширина распада мюона, которая следует из золотого правила Ферми, имеет размерность энергии и должна быть пропорциональна квадрату амплитуды и, следовательно, квадрату константы связи Ферми ( ) с общим измерением обратной четвертой степени энергии. Путем анализа размерностей это приводит к правилу Сарджента пятой степени зависимости от m μ ,

где , и

- доля максимальной энергии, переданной электрону.

Распределение электронов в распадах мюонов параметризовано с помощью так называемых параметров Мишеля . Значения этих четырех параметров предсказываются однозначно в стандартной модели в физике элементарных частиц , таким образом , мюоны распады представляют собой тест хорошего пространственно-временной структуру слабого взаимодействия . Никаких отклонений от прогнозов Стандартной модели пока не обнаружено.

Для распада мюона ожидаемое распределение распада для значений параметров Мишеля по Стандартной модели составляет

где - угол между вектором поляризации мюона и вектором импульса распадающегося электрона, а - доля мюонов с прямой поляризацией. Интегрирование этого выражения по энергии электронов дает угловое распределение дочерних электронов:

Распределение энергии электронов, проинтегрированное по полярному углу (справедливо для ), равно

Из-за распада мюонов за счет слабого взаимодействия сохранение четности нарушается. Заменив член в ожидаемых значениях затухания параметров Мишеля членом, где ω - ларморовская частота от ларморовской прецессии мюона в однородном магнитном поле, определяемая по формуле:

где т есть масса мюона, е является заряд, г является мюоны г-фактор и Б является приложенным полем.

Изменение в распределении электронов, вычисленное с использованием стандартных параметров Мишеля, показывает периодичность π радиан . Можно показать, что это физически соответствует фазовому изменению π , введенному в распределение электронов, когда угловой момент изменяется под действием оператора зарядового сопряжения , который сохраняется за счет слабого взаимодействия.

Наблюдение нарушения четности при распаде мюонов можно сравнить с концепцией нарушения четности в слабых взаимодействиях в целом как расширением эксперимента Ву , а также с изменением углового момента, вызванным изменением фазы π, соответствующим заряду -оператор четности, инвариантный в этом взаимодействии. Это верно для всех взаимодействий лептонов в Стандартной модели.

Мюонные атомы [ править ]

Мюон был первой обнаруженной элементарной частицей , которая не встречается в обычных атомах .

Отрицательные атомы мюона [ править ]

Однако отрицательные мюоны могут образовывать мюонные атомы (ранее называемые мю-мезическими атомами), заменяя электрон в обычных атомах. Атомы мюонного водорода намного меньше типичных атомов водорода, потому что гораздо большая масса мюона придает ему гораздо более локализованную волновую функцию в основном состоянии, чем это наблюдается для электрона. В многоэлектронных атомах, когда только один из электронов заменяется мюоном, размер атома продолжает определяться другими электронами, а размер атома почти не изменяется. Однако в таких случаях орбиталь мюона остается меньше и намного ближе к ядру, чем атомные орбитали электронов.

Мюонный гелий создается путем замены одного из электронов гелия-4 мюоном. Мюон вращается намного ближе к ядру, поэтому мюонный гелий можно рассматривать как изотоп гелия, ядро ​​которого состоит из двух нейтронов, двух протонов и мюона с одним электроном снаружи. Разговорно, это можно было бы назвать «гелий 4.1», так как масса мюона немного больше , чем 0,1 а.е.м. . Химически мюонный гелий, обладающий неспаренным валентным электроном , может связываться с другими атомами и ведет себя больше как атом водорода, чем как инертный атом гелия. [11] [12] [13]

Мюонные атомы тяжелого водорода с отрицательным мюоном могут подвергаться ядерному слиянию в процессе синтеза , катализируемого мюонами , после того, как мюон может покинуть новый атом, чтобы вызвать синтез в другой молекуле водорода. Этот процесс продолжается до тех пор, пока отрицательный мюон не захватывается ядром гелия и не может уйти, пока не распадется.

Отрицательные мюоны, связанные с обычными атомами, могут быть захвачены ( мюонный захват ) за счет слабого взаимодействия протонами в ядрах, что является своего рода процессом, подобным захвату электрона. Когда это происходит, происходит ядерная трансмутация : протон становится нейтроном и испускается мюонное нейтрино.

Положительные атомы мюонов [ править ]

Положительный мюон, когда остановился в обычной материи, не может быть захвачен протоном , так как две положительные заряды могут лишь оттолкнуть. Положительный мюон также не притягивается к ядрам атомов. Вместо этого он связывает случайный электрон и с этим электроном образует экзотический атом, известный как атом мюония (мю). В этом атоме мюон действует как ядро. В этом контексте положительный мюон можно рассматривать как псевдоизотоп водорода с одной девятой массой протона. Поскольку масса электрона намного меньше массы и протона, и мюона, приведенная масса мюония и, следовательно, его боровский радиус очень близки к массе водорода.. Таким образом, эту связанную пару мюон-электрон можно в первом приближении рассматривать как короткоживущий «атом», который химически ведет себя как изотопы водорода ( протий , дейтерий и тритий ).

И положительные, и отрицательные мюоны могут быть частью короткоживущего атома пи-мю, состоящего из мюона и противоположно заряженного пиона. Эти атомы наблюдались в 1970-х годах в экспериментах в Брукхейвене и Фермилабе. [14] [15]

Использование для измерения зарядового радиуса протона [ править ]

Вопрос, Web Fundamentals.svgНерешенная проблема в физике :
Каков истинный зарядовый радиус протона?
(больше нерешенных задач по физике)
Основная статья: Загадка радиуса протона

Экспериментальный метод , который , как ожидается , чтобы обеспечить наиболее точное определение корня среднеквадратичного радиуса заряда протона является измерением частоты от фотонов (точнее «цвета» свет) , излучаемой или поглощаемой атомными переходами в мюонном водороде . Эта форма атома водорода состоит из отрицательно заряженного мюона, связанного с протоном. Мюон особенно хорошо подходит для этой цели, потому что его гораздо большая масса приводит к гораздо более компактному связанному состоянию и, следовательно, с большей вероятностью для его обнаружения внутри протона в мюонном водороде по сравнению с электроном в атомарном водороде. [16] Лэмбовский сдвигв мюонном водороде измеряли путем перевода мюона из состояния 2 s в возбужденное состояние 2 p с помощью лазера. В 2014 году сообщалось, что частота фотонов, необходимая для того, чтобы вызвать два таких (немного разных) перехода, составляла 50 и 55 ТГц, что, согласно существующим теориям квантовой электродинамики , дает соответственно усредненное значение0,840 87 ± 0,000 39  Фм для зарядового радиуса протона. [17]

Международно принятое значение зарядового радиуса протона основано на подходящем среднем значении результатов более старых измерений эффектов, вызванных ненулевым размером протона, на рассеяние электронов ядрами и светового спектра (энергии фотонов) от возбужденного атомарного водорода. Официальное значение, обновленное в 2014 г., составляет0,8751 ± 0,0061  фм (см. На порядки величины для сравнения с другими размерами). [18] Ожидаемая точность этого результата ниже, чем для мюонного водорода примерно в пятнадцать раз, однако они расходятся примерно в 5,6 раз от номинальной погрешности в разнице (расхождение, называемое в научных обозначениях 5,6  σ ). Конференция мировых экспертов по этой теме привела к решению исключить влияние мюонного результата на официальное значение 2014 года, чтобы не скрывать загадочное несоответствие. [19]Эта «загадка радиуса протона» оставалась нерешенной по состоянию на конец 2015 года и привлекла большое внимание, отчасти из-за возможности того, что оба измерения действительны, что подразумевает влияние некой «новой физики». [20]

Аномальный магнитный дипольный момент [ править ]

Аномальный магнитный дипольный момент представляет собой разность между экспериментально наблюдаемой величине магнитного дипольного момента и теоретического значения , предсказываемого уравнением Дирака . Измерение и предсказание этого значения очень важно при проверке точности КЭД ( квантовой электродинамики ). В эксперименте E821 [21] в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL) изучалась прецессия мюона и антимюона в постоянном внешнем магнитном поле, когда они циркулировали в ограничивающем накопительном кольце. E821 сообщил следующее среднее значение [22] в 2006 году:

где первые ошибки статистические, а вторые систематические.

Прогноз величины аномального магнитного момента мюона включает три части:

a μ SM = a μ QED + a μ EW + a μ имел .

Различие между g- факторами мюона и электрона связано с их разницей в массе. Из-за большей массы мюона вклад в теоретический расчет его аномального магнитного дипольного момента из слабых взаимодействий Стандартной модели и вкладов с участием адронов важен на современном уровне точности, тогда как эти эффекты не важны для электрона. Аномальный магнитный дипольный момент мюона также чувствителен к вкладам новой физики за пределами Стандартной модели , такой как суперсимметрия. По этой причине аномальный магнитный момент мюона обычно используется как проба для новой физики, выходящей за рамки Стандартной модели, а не как проверка КЭД. [23] Мюон  g −2 , новый эксперимент в Фермилабе с использованием магнита E821 улучшит точность этого измерения. [24]

В 2020 году международная группа из 170 физиков вычислила наиболее точное предсказание теоретического значения аномального магнитного момента мюона. [25] [26]

Мюонная радиография и томография [ править ]

Основная статья: Мюонная томография

Поскольку мюоны проникают гораздо глубже, чем рентгеновские лучи или гамма-лучи , визуализация мюонов может использоваться с гораздо более толстым материалом или, с источниками космических лучей, с более крупными объектами. Одним из примеров является коммерческая мюонная томография, используемая для визуализации целых грузовых контейнеров с целью обнаружения защищенных ядерных материалов , а также взрывчатых веществ или другой контрабанды. [27]

Техника просвечивающей мюонной радиографии, основанная на источниках космических лучей, была впервые использована в 1950-х годах для измерения глубины перекрывающего слоя туннеля в Австралии [28] и в 1960-х годах для поиска возможных скрытых камер в пирамиде Хефрена в Гизе . [29] В 2017 году было сообщено об открытии большой пустоты (длиной не менее 30 метров) путем наблюдения мюонов космических лучей. [30]

В 2003 году ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали новый метод визуализации: томографию мюонного рассеяния . С помощью томографии мюонного рассеяния реконструируются как входящие, так и исходящие траектории для каждой частицы, например, с помощью герметичных алюминиевых дрейфовых трубок . [31] С момента разработки этой техники несколько компаний начали ее использовать.

В августе 2014 года Decision Sciences International Corporation объявила о заключении контракта с Toshiba на использование ее детекторов слежения за мюонами при утилизации ядерного комплекса Фукусима . [32] Трекер «Фукусима-дайити» (FDT) был предложен для проведения в течение нескольких месяцев измерений мюонов, чтобы показать распределение активных зон реактора.

В декабре 2014 года компания Tepco сообщила, что они будут использовать два разных метода визуализации мюонов на Фукусиме: «метод мюонного сканирования» на энергоблоке 1 (наиболее сильно поврежденный, где топливо могло покинуть корпус реактора) и «метод мюонного рассеяния» на Раздел 2. [33]

Международный научно-исследовательский институт снятия с эксплуатации ядерных установок IRID в Японии и Организация по исследованию ускорителей высоких энергий KEK называют метод, который они разработали для Блока 1, методом проницаемости мюонов ; 1200 оптических волокон для преобразования длины волны загораются, когда с ними соприкасаются мюоны. [34] После месяца сбора данных есть надежда выявить местонахождение и количество обломков топлива, все еще находящихся внутри реактора. Измерения начались в феврале 2015 г. [35]

См. Также [ править ]

  • Мюонные атомы
  • Спиновая мюонная спектроскопия
  • Катализируемый мюонами синтез
  • Мюонная томография
  • Комета (эксперимент) в поисках неуловимого когерентного безнейтринного преобразования мюона в электрон в J-PARC
  • Mu2e , эксперимент по обнаружению безнейтринной конверсии мюонов в электроны
  • Список частиц

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d "Основные физические константы из NIST" . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . США Национальный институт стандартов и технологий . Дата обращения 4 декабря 2019 .
  2. ^ a b Берингер, Дж .; и другие. ( Группа данных по частицам ) (2012). «Лептоны (е, мю, тау, ... нейтрино ...)» (PDF) . Краткое описание частиц PDGLive. Группа данных по частицам . Проверено 12 января 2013 года .
  3. ^ a b Patrignani, C .; и другие. (Группа данных по частицам) (2016). «Обзор физики элементарных частиц» (PDF) . Китайская физика C . 40 (10): 100001. Bibcode : 2016ChPhC..40j0001P . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 40/10/100001 . HDL : 1983 / 989104d6-b9b4-412b-bed9-75d962c2e000 .
  4. ^ Street, J .; Стивенсон, Э. (1937). «Новое свидетельство существования промежуточной частицы массы между протоном и электроном» . Физический обзор . 52 (9): 1003. Полномочный код : 1937PhRv ... 52.1003S . DOI : 10.1103 / PhysRev.52.1003 . S2CID 1378839 . 
  5. ↑ Юкава, Хидеки (1935). «О взаимодействии элементарных частиц» (PDF) . Труды Физико-математического общества Японии . 17 (48): 139–148.
  6. ^ Bartusiak, Марсия (27 сентября 1987). "Кто заказал мюон?" . Научные технологии. Нью-Йорк Таймс . Проверено 30 августа 2016 года .
  7. ^ Demtröder Вольфганг (2006). Experimentalphysik . 1 (4-е изд.). Springer. п. 101. ISBN 978-3-540-26034-9.
  8. ^ Wolverton, Марк (сентябрь 2007). «Мюоны за мир: новый способ обнаружить скрытые ядерные бомбы готовится к дебюту». Scientific American . 297 (3): 26–28. Bibcode : 2007SciAm.297c..26W . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0907-26 . PMID 17784615 . 
  9. ^ «Физики объявляют о последних измерениях мюона g-2» (пресс-релиз). Брукхейвенская национальная лаборатория . 30 июля 2002 . Проверено 14 ноября 2009 года .
  10. ^ Baldini, AM; и другие. (Сотрудничество MEG) (май 2016 г.). «Искать лептонный аромат, нарушающий распад μμ + → e + γ с полным набором данных эксперимента MEG». arXiv : 1605.05081 [ hep-ex ].
  11. ^ Fleming, DG; Арсено, ди-джей; Сухоруков, О .; Брюэр, JH; Mielke, SL; Schatz, GC; Гарретт, Британская Колумбия; Петерсон, KA; Трулар, Д.Г. (28 января 2011 г.). «Кинетические изотопные эффекты для реакций мюонного гелия и мюония с H2». Наука . 331 (6016): 448–450. Bibcode : 2011Sci ... 331..448F . DOI : 10.1126 / science.1199421 . PMID 21273484 . S2CID 206530683 .  
  12. ^ Moncada, F .; Cruz, D .; Рейес, А (2012). «Мюонная алхимия: трансмутация элементов с включением отрицательных мюонов». Письма по химической физике . 539 : 209–221. Bibcode : 2012CPL ... 539..209M . DOI : 10.1016 / j.cplett.2012.04.062 .
  13. ^ Moncada, F .; Cruz, D .; Рейес, А. (10 мая 2013 г.). «Электронные свойства атомов и молекул, содержащих один и два отрицательных мюона». Письма по химической физике . 570 : 16–21. Bibcode : 2013CPL ... 570 ... 16M . DOI : 10.1016 / j.cplett.2013.03.004 .
  14. ^ Coombes, R .; Flexer, R .; Холл, А .; Kennelly, R .; Киркби, Дж .; Piccioni, R .; и другие. (2 августа 1976 г.). «Обнаружение π − μ кулоновских связанных состояний». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 37 (5): 249–252. DOI : 10.1103 / physrevlett.37.249 . ISSN 0031-9007 . 
  15. ^ Аронсон, SH; Бернштейн, Р.Х .; Bock, GJ; Казинс, РД; Greenhalgh, JF; Hedin, D .; и другие. (19 апреля 1982 г.). «Измерение скорости образования атомов пи-мю при распаде». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 48 (16): 1078–1081. DOI : 10.1103 / physrevlett.48.1078 . ISSN 0031-9007 . 
  16. ^ Коллаборация TRIUMF Muonic Hydrogen. «Краткое описание исследований мюонного водорода». Проверено 7 ноября 2010 г. [ требуется полная ссылка ]
  17. ^ Antognini, A .; Nez, F .; Schuhmann, K .; Amaro, FD; Biraben, F .; Кардосо, JMR; и другие. (2013). "Структура протона из измерения частот переходов 2S-2P мюонного водорода" (PDF) . Наука . 339 (6118): 417–420. Bibcode : 2013Sci ... 339..417A . DOI : 10.1126 / science.1230016 . ЛВП : 10316/79993 . PMID 23349284 . S2CID 346658 .   
  18. ^ Мор, Питер Дж .; Ньюэлл, Дэвид Б .; Тейлор, Барри Н. (2015). «CODATA рекомендуемые значения фундаментальных физических констант: 2014». Зенодо . arXiv : 1507.07956 . DOI : 10.5281 / zenodo.22827 .
  19. ↑ Wood, B. (3–4 ноября 2014 г.). «Отчет о заседании рабочей группы CODATA по фундаментальным константам» (PDF) . BIPM . п. 7.
  20. ^ Карлсон, Карл Э. (май 2015 г.). "Загадка протонного радиуса". Прогресс в физике элементарных частиц и ядерной физике . 82 : 59–77. arXiv : 1502.05314 . Bibcode : 2015PrPNP..82 ... 59С . DOI : 10.1016 / j.ppnp.2015.01.002 . S2CID 54915587 . 
  21. ^ "Домашняя страница эксперимента Мюон g-2" . G-2.bnl.gov. 8 января 2004 . Проверено 6 января 2012 года .
  22. ^ "(из обзора, проведенного в июле 2007 г., проведенного Particle Data Group)" (PDF) . Проверено 6 января 2012 года .
  23. ^ Hagiwara, K; Мартин, А; Номура, Д; Тойбнер, Т. (2007). «Улучшенные предсказания для g − 2 мюона и α QED (MZ2)». Физика Письма Б . 649 (2–3): 173–179. arXiv : hep-ph / 0611102 . Bibcode : 2007PhLB..649..173H . DOI : 10.1016 / j.physletb.2007.04.012 . S2CID 118565052 . 
  24. ^ «Революционный эксперимент с мюонами, который начнется с перемещения на 3200 миль накопительного кольца для частиц шириной 50 футов» (пресс-релиз). 8 мая 2013 . Проверено 16 марта 2015 года .
  25. ^ Jerald Пинсон (11 июня 2020). «Физики публикуют всемирный консенсус о магнитном моменте мюона»; Новости Фермилаб; ООО «Фемилаб Исследовательский Альянс»; Министерство энергетики США: Управление науки, Батавия, Иллинойс
  26. ^ Т. Аояма, Н. Асмуссен, М. Бенаюн, Дж. Бийненс, Т. Блюм, М. Бруно, И. Каприни, К. М. Карлони Каламе, М. Се, Г. Коланджело, Ф. Курчарелло, Х. Чи, И. Данилкин, М. Давье, С.Т.Х. Дэвис, М. Делла Морте, С. И. Эйдельман, А. Х. Эль-Хадра, А. Жерардин, Д. Джусти, М. Гольтерман, Стивен Готлиб, В. Гюльперс, Ф. Хагельштейн, М. Хаякава, Г. Herdoíza, DW Hertzog, A. Hoecker, M. Hoferichter, B.-L. Hoid, RJ Hudspith, F. Ignatov, T. Izubuchi, F. Jegerlehner, L. Jin, A. Keshavarzi, T. Kinoshita, B. Kubis, A. Kupich, A. Kupść, L. Laub, C. Lehner, L Леллуш, И. Логашенко, Б. Малаеску, К. Мальтман, М. К. Маринкович, П. Масьюан, А. С. Мейер, Х. Б. Мейер, Т. Мибе, К. Миура, С. Э. Мюллер, М. Нио, Д. Номура, А. Найфелер , В. Паскалуца, М. Пассера, Э. Перес дель Рио, С. Перис, А. Портелли, М. Прокура, К. Ф. Редмер, Б. Л. Робертс, П. Санчес-Пуэртас, С.Середняков, Б. Шварц, С. Симула, Д. Штёкингер, Х. Штёкингер-Ким, П. Стоффер, Т. Тойбнер, Р. Ван де Ватер, М. Вандерхаеген, Г. Венанцони, Г. фон Хиппель, Х. Виттиг , З. Чжан, М.Н. Ачасов, А. Башир, Н. Кардосо, Б. Чакраборти, Э.-Х. Чао, Дж. Чарльз, А. Кривеллин, О. Дейнека, А. Дениг, К. ДеТар, К.А. Домингес, А.Е. Дорохов, В.П. Дружинин, Г. Эйхманн, М. Фаэль, К.С. Фишер, Э. Гамиз, З. Гельзер, Дж. Р. Грин, С. Гуэллати-Хелифа, Д. Хаттон, Н. Херманссон-Труэдссон, А.С. Жевлаков; (3 декабря 2020 г.). «Аномальный магнитный момент мюона в Стандартной модели»; Physical Reports, стр. 1-166, Vol. 887; Elsevier BV; Амстердам, Нидерланды.А. Башир, Н. Кардосо, Б. Чакраборти, Э.-Х. Чао, Дж. Чарльз, А. Кривеллин, О. Дейнека, А. Дениг, К. ДеТар, К.А. Домингес, А.Е. Дорохов, В.П. Дружинин, Г. Эйхманн, М. Фаэль, К.С. Фишер, Э. Гамиз, З. Гельзер, Дж. Р. Грин, С. Гуэллати-Хелифа, Д. Хаттон, Н. Херманссон-Труэдссон, А.С. Жевлаков; (3 декабря 2020 г.). «Аномальный магнитный момент мюона в Стандартной модели»; Physical Reports, стр. 1-166, Vol. 887; Elsevier BV; Амстердам, Нидерланды.А. Башир, Н. Кардосо, Б. Чакраборти, Э.-Х. Чао, Дж. Чарльз, А. Кривеллин, О. Дейнека, А. Дениг, К. ДеТар, К.А. Домингес, А.Е. Дорохов, В.П. Дружинин, Г. Эйхманн, М. Фаэль, К.С. Фишер, Э. Гамиз, З. Гельзер, Дж. Р. Грин, С. Гуэллати-Хелифа, Д. Хаттон, Н. Херманссон-Труэдссон, А.С. Жевлаков; (3 декабря 2020 г.). «Аномальный магнитный момент мюона в Стандартной модели»; Physical Reports, стр. 1-166, Vol. 887; Elsevier BV; Амстердам, Нидерланды.Аномальный магнитный момент мюона в Стандартной модели »; Physical Reports, pp. 1-166, Vol. 887; Elsevier BV; Амстердам, Нидерланды.Аномальный магнитный момент мюона в Стандартной модели »; Physical Reports, pp. 1-166, Vol. 887; Elsevier BV; Амстердам, Нидерланды.
  27. ^ "Решение наук Corp" .[ неудачная проверка ]
  28. ^ Джордж, EP (1 июля 1955). «Космические лучи измеряют перекрытие тоннеля». Инженер Содружества : 455.
  29. ^ Альварес, LW (1970). «Поиск потайных камер в пирамидах с помощью космических лучей». Наука . 167 (3919): 832–839. Bibcode : 1970Sci ... 167..832A . DOI : 10.1126 / science.167.3919.832 . PMID 17742609 . 
  30. ^ Моришима, Кунихиро; Куно, Мицуаки; Нишио, Акира; Китагава, Нобуко; Манабэ, Юта (2017). «Открытие большой пустоты в пирамиде Хуфу путем наблюдения мюонов космических лучей». Природа . 552 (7685): 386–390. arXiv : 1711.01576 . Bibcode : 2017Natur.552..386M . DOI : 10.1038 / nature24647 . PMID 29160306 . S2CID 4459597 .  
  31. ^ Бороздин, Константин Н .; Хоган, Гэри Э .; Моррис, Кристофер; Приедорский, Уильям С .; Сондерс, Александр; Шульц, Ларри Дж .; Тисдейл, Маргарет Э. (2003). «Радиографические изображения с мюонами космических лучей». Природа . 422 (6929): 277. Bibcode : 2003Natur.422..277B . DOI : 10.1038 / 422277a . PMID 12646911 . S2CID 47248176 .  
  32. ^ «Decision Sciences заключила контракт с Toshiba на проект ядерного комплекса Фукусима-дайити» (пресс-релиз). Решение наук. 8 августа 2014 г.
  33. ^ «Tepco начнет« сканирование »реактора 1 в начале февраля с помощью мюонов» . Дневник Фукусимы . Январь 2015 г.
  34. ^ "Производство мюонных измерительных приборов для" метода проницаемости мюонов "и его обзор международными экспертами" . IRID.or.jp .
  35. ^ "Сканирование мюонов начинается в Фукусима-дайити" . SimplyInfo . 3 февраля 2015 года.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Neddermeyer, SH; Андерсон, CD (1937). «Заметка о природе частиц космических лучей» (PDF) . Физический обзор . 51 (10): 884–886. Полномочный код : 1937PhRv ... 51..884N . DOI : 10.1103 / PhysRev.51.884 .
  • Улица, JC; Стивенсон, EC (1937). «Новое свидетельство существования частицы массы, промежуточной между Протоном и электроном» . Физический обзор . 52 (9): 1003–1004. Bibcode : 1937PhRv ... 52.1003S . DOI : 10.1103 / PhysRev.52.1003 . S2CID  1378839 .
  • Файнберг, G .; Вайнберг, С. (1961). «Закон сохранения мюонов». Письма с физическим обзором . 6 (7): 381–383. Полномочный код : 1961PhRvL ... 6..381F . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.6.381 .
  • Serway; Фаун (1995). Колледж физики (4-е изд.). Сондерс . п. 841.
  • Кнехт, М. (2003). «Аномальные магнитные моменты электрона и мюона» . В Duplantier, B .; Ривассо, В. (ред.). Семинар Пуанкаре 2002: Энергия вакуума - перенормировка . Успехи математической физики. 30 . Birkhäuser Verlag . п. 265. ISBN 978-3-7643-0579-6.
  • Дерман, Э. (2004). Моя жизнь как квант . Вайли . С. 58–62.

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с мюонами, на Викискладе?
  • НАСА Astronomy Picture of the Day: аномальный магнитный момент мюона и суперсимметрия (28 августа 2005 г.)
  • "Г-2 эксперимент" . аномальный магнитный момент мюона
  • «муЛан эксперимент» . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 Измерения времени жизни положительного мюона
  • «Обзор физики элементарных частиц» .
  • «Тест симметрии слабого взаимодействия TRIUMF» .
  • «Эксперимент МЭГ» . Архивировано из оригинала 25 марта 2002 года Поиск распада мюонов → Позитронно + Gamma
  • Король, Филипп. «Создание мюонов» . Закулисная наука . Брэди Харан .