Mion

Mion

Najčešći raspad miona
Kompozicija	Elementarna čestica
Statistike	Fermionski
Generacija	Druga
Interakcije	Gravitacija, elektromagnetna, slaba
Simbol	μ−
Antičestica	Antimion (μ+)
Otkriven	Karl Dejvid Anderson, Set Nedermejer (1936)
Masa	6972188353162700000♠1,883531627(42)×10−28 kg 7002105658375500000♠105,6583755(23) MeV/c2 6999113428925900000♠0,1134289259(25) Da
Srednji poluživot	6994219698110000000♠2,1969811(22)×10−6 s
Raspad u	e−, ν, ν (najčešći)
Naelektrisanje	−1 e
Boja naboja	Nema
Spin	1/2
Slabi izospin	LH: −1/2, RH: 0
Slabi hipernaboj	LH: −1, RH: −2

Mion je negativno naelektrisana elementarna čestica koja zajedno sa elektronom i tau česticom spada u grupu leptona. Ime je dobio po grčkom slovu mi (μ) kojim se označava sa μ− za mion i μ+ za pozitivno naelektrisani antimion. Mion spada u familiju fermiona, poseduju spin 1/2 i po osobinama veoma liče na elektron, ali ima od njega dosta veću masu (od oko 105 MeV/c²).

Mion je nestabilna čestica. Vreme života miona je 2,2 μs. Mion se raspada putem slabe interakcije, najčešće na elektron e−, elektronski antineutrino ν i mionski neutrino ν:

μ− → e− + ν + ν

Objašnjenje

Mion je elementarna čestica negativnog naboja koja zajedno s elektronom i tau leptonom spada u grupu leptona. Označava se grčkim slovom mi, prema kojem je i dobio naziv: μ⁻ za mion i μ⁺ za pozitivni antimion. Srednji životni vek miona je 2,2 μs, što ga čini najtrajnijom nestabilnom česticom posle neutrona. Raspadom miona uvek nastaju tri čestice: elektron istog naboja kao i raspadajući mion, i dva različita neutrina. Masa mu je 105,6 MeV/c², što je 206,7 puta veće od mase elektrona, a manje od mase nukleona. Zbog tolike mase ne usporavaju brzo u dodiru s elektromagnetnim poljem, što im omogućuje da uđu dublje u neku materiju od na primer elektrona (takozvani sekundarni mioni, produkt kosmičkih zraka koji pogađaju Zemljinu atmosferu, mogu proći kroz Zemljinu površinu, i doći do rudnika pod zemljom). U starijoj literaturi se nazivao mi-mezon (grčki meso-, „između”), iako se prema modernoj podeli ne ubraja u mezone.

S obzirom da imaju veliku masu i energiju, ne nastaju radioaktivnim raspadom. Često nastaju u velikim količinama prilikom visokoenergetskih interakcija normalnih materija, ili u LHC ogledima koji uključuju hadrone, ili pak tokom interakcija kosmičkih zraka i čestica u atmosferi, prilikom čega nastaju pi mezoni, koji se raspadnu na mione. Kao i drugi nabijeni leptoni, i mion ima mionski neutrino (v_μ), koji se razlikuje od elektronskog neutrina, i učestvuje u različitim nuklearnim reakcijama.

Istorija

Mione su 1936. godine otkrili Karl Anderson i Set Nedermejer (engl. Seth Neddermeyer) proučavajući kosmičko zračenje u eksperimentu sa maglenom komorom. Oni su identifikovali neke do tada nepoznate čestice koje u magnetnom polju skreću manje nego elektroni, a više nego protoni iste brzine, tako da pretpostavivši da su i ove čestice elementarne čestice naelektrisanja kao i elektron, zaključili su da je masa ovih novih čestica između masa elektrona i protona. Zbog toga je ove nova čestica u to vreme nazvana mesotron, od grčke reči meso što znači između. Kasnije, kada su predviđene i druge čestice masa između mase elektrona i mase protona, naziv ove čestice je promenjen u mion.

Kosmičko zračenje

Mioni su najbrojnije energetske naelektrisane čestice koje u vidu kosmičkih zraka stižu u našu atmosferu na nadmorsku visinu (pored neenergetkih bezmasenih fotona i skoro bezmasenih neutrina). Mioni slabo interaguju sa materijom i upravo je to razlog zašto mogu u velikom broju da prođu kroz celu Zemljinu atmosferu i stignu na površinu Zemlje. U proseku, svakog minuta na površinu od 1 cm² stigne po jedan mion, što čini polovinu ukupnog pozadinskog kosmičkog zračenja koje stiže na našu planetu.

Kao i sve naelektrisane čestice, mioni interaguju sa električnim poljima drugih naelektrisanih čestica i putem jonizacije mogu da izbiju elektrone iz slabo vezanih energetskih nivoa drugih atoma.

Antimion

Antimion (oznaka μ⁺) je antilepton jednake mase, spina i vremena poluraspada kao mion, a pozitivnog električnoga naboja jednakog iznosa.

Leptoni

Glavni članak: Lepton

Od leptona najpoznatiji je elektron, stoga su leptoni najviše i proučavani, jer se svojstva elektrona ogledaju u mionu i tau leptonu. Ova tri leptona imaju isti električni naboj i malo toga, osim mase, razlikuje elektron od miona i tau leptona. Jedina očita razlika je u tome što se mion i tau lepton mogu raspadati na druge čestice (iz prve i druge generacije leptona i njihove antičestice), dok je elektron stabilna čestica. Isto kao i kod kvarkova, masa leptona se povećava idući prema višoj generaciji.

Ostala tri leptona se nazivaju neutrini, jer su električno neutralni. Treba napomenuti da nije isto reći, na primer, da je neutron bez naboja i da je neutron neutralan. Neutron se sastoji od tri kvarka i svaki od njih nosi električni naboj koji se u konačnom zbiru poništi. Neutrini, za razliku od neutrona, su elementarne čestice. Kao takve nisu građene od drugih elementarnijih komponenti, oni su istinski neutralni. Stoga, da bi se razlikovale takve čestice od onih kojima se naboji komponenti poništavaju, može se seći za neutrine (i slične čestice) da su neutralni, a za neutrone (i čestice slične njima) da su bez naboja. Prema standardnom modelu smatra se da su neutrini čestice bez mase, iako rezultati eksperimenta Super-Kamiokande u Japanu (M. Košiba) daju naznaku da bi neutrini ipak mogli imati izuzetno malu, ali konačnu masu. Budući da su neutrini bez mase i neutralni, to im uskraćuje bilo kakvu fizičko postojanje. Međutim, neutrini imaju energiju i ta ih energija čini stvarnima.

Leptoni, za razliku od kvarkova, postoje u prirodi kao zasebne čestice. Elektron je vrlo poznata čestica i njegova svojstva su uspostavljena u osnovama fizike. Drugi lepton, elektronski neutrino, je manje poznat ali jednako čest u prirodi. U velikom broju ga proizvode neki radioaktivni procesi i središnja jezgra nuklearnih reaktora, dok je Sunce najveći proizvođač. Približno 10¹² elektronskih neutrina prođe kroz naše telo svake sekunde, većina nastala u nuklearnim reakcijama koje se odvijaju u jezgru Sunca. Budući da jako retko deluju s materijom veliki broj neutrina koji prođe kroz ljudsko telo ne čini nikakvu štetu.

Vidi još

• Elektron
• Lepton

Literatura

• Neddermeyer, S.H.; Anderson, C.D. (1937). „Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles” (PDF). Physical Review. 51 (10): 884—886. Bibcode:1937PhRv...51..884N. doi:10.1103/PhysRev.51.884. 
• Street, J.C.; Stevenson, E.C. (1937). „New evidence for the existence of a particle of mass intermediate between the Proton and electron”. Physical Review. 52 (9): 1003—1004. Bibcode:1937PhRv...52.1003S. S2CID 1378839. doi:10.1103/PhysRev.52.1003. 
• Feinberg, G.; Weinberg, S. (1961). „Law of Conservation of Muons”. Physical Review Letters. 6 (7): 381—383. Bibcode:1961PhRvL...6..381F. doi:10.1103/PhysRevLett.6.381. 
• Serway; Faughn (1995). College Physics (4th izd.). Saunders. str. 841. 
• Knecht, M. (2003). „The Anomalous Magnetic Moments of the Electron and the Muon”. Ur.: Duplantier, B.; Rivasseau, V. Poincaré Seminar 2002: Vacuum Energy – Renormalization. Progress in Mathematical Physics. 30. Birkhäuser Verlag. str. 265. ISBN 978-3-7643-0579-6. 
• Derman, E. (2004). My Life as a Quant. Wiley. str. 58–62. 
• A. Ali and G. Kramer (2011). „JETS and QCD: A historical review of the discovery of the quark and gluon jets and its impact on QCD”. European Physical Journal H. 36 (2): 245—326. Bibcode:2011EPJH...36..245A. S2CID 54062126. arXiv:1012.2288 . doi:10.1140/epjh/e2011-10047-1. 
• Close, Frank (2004). Particle Physics: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-280434-1. 
• Close, Frank; Marten, Michael; Sutton, Christine (2004). The Particle Odyssey: A Journey to the Heart of the Matter. The Particle Odyssey : A Journey to the Heart of the Matter. Bibcode:2002pojh.book.....C. ISBN 9780198609438. 
• Ford, Kenneth W. (2005). The Quantum World. Harvard University Press. 
• Oerter, Robert (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume. 
• Schumm, Bruce A. (2004). Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-7971-5. 
• Close, Frank (2006). The New Cosmic Onion. Taylor & Francis. ISBN 978-1-58488-798-0. 
• Robinson, Matthew B.; Bland, Karen R.; Cleaver, Gerald. B.; Dittmann, Jay R. (2008). „A Simple Introduction to Particle Physics”. arXiv:0810.3328  [hep-th]. 
• Robinson, Matthew B.; Ali, Tibra; Cleaver, Gerald B. (2009). „A Simple Introduction to Particle Physics Part II”. arXiv:0908.1395  [hep-th]. 
• Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-60386-3. 
• Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3. 
• Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-62196-0. 
• Povh, Bogdan (1995). Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-59439-2. 
• Boyarkin, Oleg (2011). Advanced Particle Physics Two-Volume Set. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0412-4. 

Spoljašnje veze

• „g-2 experiment”. „muon anomalous magnetic moment” 
• „muLan experiment”. Arhivirano iz originala 2. 9. 2006. g. „Measurement of the Positive Muon Lifetime” CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• „The Review of Particle Physics”. 
• „The TRIUMF Weak Interaction Symmetry Test”. 
• „The MEG Experiment”. Arhivirano iz originala 2002-03-25. g. „Search for the decay Muon → Positron + Gamma” 
• King, Philip. „Making Muons”. Backstage Science. Brady Haran.