mion |
Symbol | μ |
Typ | fermion |
Klasyfikacja | lepton |
Ładunek | –e |
Masa | 105,658367 ± 0,000004 MeV[1] |
śr. czas życia | (2,197034 ± 0,000021) × 10–6s |
Spin | 1/2 |
Generacja | 2 |
Najczęstsze rozpady | |
Odkryta | 1937 |
Miony to nietrwałe
cząstki elementarne
należące do kategorii
leptonów
. Występują w dwóch stanach ładunkowych (będących wzajemnie
antycząstkami
) μ+ i μ–. Masa mionu wynosi 105,66
MeV
/c², gdzie c -
prędkość światła
w próżni, okres połowicznego zaniku jest równy 1,5 mikrosekundy (średni czas życia τ=2,2×10–6 s). Rozpadają się najczęściej na
elektron
, anty
neutrino elektronowe
oraz
neutrino mionowe
(µ+ odpowiednio na
pozyton
, neutrino elektronowe i antyneutrino mionowe). Należą do drugiej generacji cząstek elementarnych i wykazują pokrewieństwo z
elektronem
, tzn. posiadają takie same własności co elektron, z wyjątkiem około 207 razy większej masy.
Podstawowym źródłem mionów są rozpady
mezonów
, przede wszystkim naładowanych
pionów
. Na powierzchnię ziemi dociera nieustannie strumień mionów stanowiących tzw. wtórne
promieniowanie kosmiczne
. Wysokoenergetyczne cząstki pierwotnego promieniowania kosmicznego (głównie
protony
i jądra lekkich pierwiastków) w zderzeniach z jądrami atomów gazów atmosferycznych produkują wtórne
hadrony
, w tym najliczniej piony. Docierające na powierzchnię Ziemi tzw. miony kosmiczne są produktami ich rozpadów (nie są więc cząstkami pochodzenia kosmicznego, stąd nazwa "miony kosmiczne" jest myląca).
Fakt obserwacji na powierzchni ziemi silnego strumienia mionów, wytworzonych w górnych warstwach atmosfery, jest często cytowany jako dowód na istnienie przewidzianego przez
szczególną teorię względności
zjawiska
dylatacji czasu
. Bez dylatacji mion poruszający się z prędkością bliską
prędkości światła
powinien rozpadać się średnio po przebyciu drogi około 660 m. Tymczasem na Ziemi obserwujemy miony wyprodukowane na wysokości kilkudziesięciu kilometrów nad jej powierzchnią. Wynika to z relatywistycznego wydłużenia czasu życia szybko poruszającej się cząstki.
W laboratoriach miony produkowane są najczęściej w podobny sposób, tzn. w rozpadach pionów wyprodukowanych w zderzeniach wiązki protonów z
akceleratora
ze stałą tarczą. Energie procesów zachodzących podczas rozpadu
izotopów
promieniotwórczych, czy w
reaktorach jądrowych
są zbyt niskie, by umożliwić ich produkcję.
Miony są najsilniej penetrującymi cząstkami naładowanymi. Wynika to z faktu, że nie oddziałują silnie z jądrami ośrodka w którym się poruszają, zaś z drugiej strony, dzięki wyższej masie, nie tracą znacząco energii na
promieniowanie hamowania
(jak to się dzieje z elektronami). Jedynym znaczącym mechanizmem utraty energii przez mion przechodzący przez ośrodek materialny jest
jonizacja
atomów tego ośrodka. Miony kosmiczne są dzięki temu obserwowane nawet na głębokości kilkuset metrów pod powierzchnią ziemi.
Mion został odkryty przez
C.D. Andersona
w roku
1937
jako składnik wtórnego
promieniowania kosmicznego
. Początkowo został zakwalifikowany do
mezonów
, ze względu na swą masę, pośrednią pomiędzy masą elektronu a protonu. W miarę rozwoju nauki i zrozumienia budowy i oddziaływań cząstek elementarnych, nazwa mezon została zarezerwowana dla
hadronów
o spinie całkowitym, a dawną nazwę mezon µ zastąpiła współczesna nazwa mion.
Przypisy
Zobacz też