Оглавление
- 1 Мюон
- 1.1 Описание мюона
- 1.2 Классификация и свойства
- 1.3 История открытия
- 1.4 Источники и свойства
- 1.5 Применение и наблюдения
- 1.6 Ядерная реакция и мюонные пучки
- 1.7 Мюонный распад
- 1.8 Запрещенные распады
- 1.9 Теоретическая скорость распада
- 1.10 Мюонные атомы
- 1.11 Аномальный магнитный дипольный момент
- 1.12 Эксперимент Muon g−2
- 1.13 Мюонная рентгенография и томография
- 1.14 Мюонная томография с рассеянием
- 1.15 Применение мюонной томографии в Фукусиме
- 1.16 Полный текст статьи:
- 2 Мюон
Мюон
-
Описание мюона
- Элементарная частица с электрическим зарядом -1 e и спином-1/2
- Масса 105,66 МэВ/c2, в 206,7682827(46) раз больше массы электрона
- Нестабильная частица с временем жизни 2,2 мкс
-
Классификация и свойства
- Лептон, не состоящий из более простых частиц
- Распад происходит медленно из-за слабого взаимодействия
- Образует три частицы при распаде: электрон, нейтрино и антинейтрино
- Имеет античастицу: антимюон с зарядом +1 e и равной массой
-
История открытия
- Открыт Карлом Д. Андерсоном и Сетом Неддермайером в 1936 году
- Первоначально назывался мезотроном, затем переименован в мю-мезон
- В 1946 году установлено, что мю-мезон не является частицей Юкавы
- В 1970-х годах мю-мезон признан лептоном, а не мезоном
-
Источники и свойства
- Образуется при столкновении космических лучей с атмосферой
- Проникает глубоко в вещество благодаря своей массе
- Используется в экспериментах для наблюдения замедления времени
-
Применение и наблюдения
- Используется в космических лучах и ускорителях частиц
- Обнаруживается глубоко под землей и под водой
- Является частью естественного фонового ионизирующего излучения
-
Ядерная реакция и мюонные пучки
- Адронно-адронные столкновения приводят к образованию пучков пионов, которые распадаются на мюонные пучки.
- Мюонные пучки используются в эксперименте с мюоном g−2.
-
Мюонный распад
- Мюоны распадаются на электрон, электронное антинейтрино и мюонное нейтрино.
- Антимюоны распадаются на позитрон, электронное нейтрино и мюонное антинейтрино.
- Среднее время жизни мюона составляет 2,1969811±0,0000022 мкс.
-
Запрещенные распады
- Некоторые режимы распада без нейтрино запрещены в стандартной модели.
- Распад μ− → e− + γ возможен, но крайне маловероятен.
-
Теоретическая скорость распада
- Ширина распада мюона пропорциональна квадрату амплитуды и постоянной связи Ферми.
- Распределение электронов при распаде мюонов параметризовано параметрами Мишеля.
-
Мюонные атомы
- Отрицательные мюоны могут образовывать мюонные атомы, заменяя электрон.
- Мюонный гелий ведет себя как изотоп гелия с мюоном в ядре.
- Положительные мюоны образуют атомы мюония, связывая случайный электрон.
-
Аномальный магнитный дипольный момент
- Аномальный магнитный дипольный момент мюона важен для проверки КЭД.
- Эксперимент Мюон g−2 измеряет аномальный магнитный момент мюона с точностью до 0,14 частей на миллион.
-
Эксперимент Muon g−2
- В 2021 году представлен новый эксперимент, увеличивший разницу между экспериментом и теорией до 4,2 стандартных отклонений.
- Электрический дипольный момент мюона установлен на уровне |dμ| < 1,9 × 10-19 э·см.
- Ожидается повышение чувствительности на два порядка в лаборатории Фермилаб.
-
Мюонная рентгенография и томография
- Мюоны проникают глубже, чем рентгеновские или гамма-лучи, что позволяет визуализировать более толстые материалы.
- Коммерческая мюонная томография используется для обнаружения ядерных материалов и контрабанды.
- Метод просвечивающей мюонной рентгенографии использовался для измерения глубины туннелей и поиска скрытых камер.
- В 2017 году обнаружена большая пустота при наблюдении мюонов космических лучей.
-
Мюонная томография с рассеянием
- Разработана в 2003 году в Лос-Аламосской национальной лаборатории.
- Восстанавливает траектории входящих и исходящих частиц с помощью герметичных алюминиевых дрейфовых трубок.
- Используется несколькими компаниями, включая Decision Sciences и Toshiba.
-
Применение мюонной томографии в Фукусиме
- В 2014 году заключен контракт с Toshiba на использование мюонных детекторов для восстановления ядерного комплекса.
- В декабре 2014 года Tepco сообщила о двух методах получения изображений мюонов на АЭС “Фукусима”.
- Метод проникновения мюонов разработан IRID и KEK, включает 1200 оптических волокон.
- Измерения начались в феврале 2015 года.