Mion

mion

Klasyfikacja	lepton
Typ	fermion
Generacja	2
Symbol	μ
Odkryta	1937
Ładunek	–e
Masa	105,658367 ± 0,000004 MeV
Średni czas życia	(2,197034 ± 0,000021) × 10–6s
Spin	1/2
Generacja	2
Najczęstsze rozpady	$e^{-}\nu _{\mu }{\bar {\nu }}_{e}$

Diagram Feynmana rozpadu mionu

Schemat rozpadu mionu

Miony – 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, antyneutrino elektronowe oraz neutrino mionowe (µ⁺ odpowiednio na pozyton, neutrino elektronowe i antyneutrino mionowe):

$\mu ^{-}\to e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}+\nu _{\mu }$.

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 powstałe 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.

Zobacz też

• mionium
• model standardowy
• detektor CMS
• kataliza mionowa