Физическая энциклопедия - мюоны

(устар. m-мезоны), нестабильные заряж. элем, ч-цы со спином 1/2, временем жизни 2,2•10-6 с и массой, прибл. в 207 раз превышающей массу эл-на (в энергетич. ед. ок. 105,7 МэВ); относятся к классу лептонов. Отрицательно заряж. (m-) и положительно заряж. (m+ ) М. явл. ч-цей и античастицей по отношению друг к другу. Открытие. М. были впервые обнаружены в косм.

от распадов piи Кв направлении импульса v=m. Отсюда на основании законов сохранения импульса и момента кол-ва движения следует, что спин m+ , образующегося от распада покоящихся pi+ или К+ , направлен против его импульса, а спин mв направлении импульса. Поэтому М. в зависимости от кинематич. условий их образования и спектра пионов и каонов оказываются частично или полностью поляризованными в направлении своего импульса (m-) или против него (m+).

ядром и образует м ю о н н ы й а т о м (m-мезоатом). В мезоатомах благодаря слабому вз-ствию может происходить процесс захвата mядром А: m-+ZAВ®Z-1A+vm (Z заряд ядра). Этот процесс аналогичен электронному захвату и сводится к элем. вз-ствию m-+pВ®n+vm.. Вероятность захвата mядром растёт для лёгких элементов пропорц. Z4 и при Z==10 сравнивается с вероятностью распада m-.

В тяжёлых элементах «время жизни» останавливающихся mопределяется в осн. вероятностью их захвата ядрами и в 20-30 раз меньше времени жизни в вакууме. Из-за несохранения чётности в слабом вз-ствии при распаде m+В®е++ve+v=m наиболее энергичные позитроны вылетают преим. в направлении спина m+ , а эл-ны в распаде m-В®e-+v=e+vm, преим. в направлении, противоположном спину m(рис.

). Т. о., изучая асимметрию вылетов эл-нов (позитронов) в этих распадах, можно определить направление спина m-(m+). Опыт показывает, что во всех известных вз-ствиях М. участвует в точности так же, как эл-н, отличаясь от него только массой. Это явление наз. m-е-у н и в е р с а л ь н о с т ь ю. Вместе с тем М. и эл-н отличаются друг от друга нек-рым внутр.

квант. числом лептонным зарядом и такое же различие имеется для соответствующих им нейтрино. Доказательством этого служит тот факт, что нейтрино, возникающее вместе с М,, не вызывает при столкновении с нуклонами рождение эл-на, а также то, что не наблюдаются распады mВ±В®еВ±+g и mВ± В®2еВ±+еВ±. Распады покоящихся p+ и p--мезонов. Жирные стрелки указывают направление спинов s (поляризацию) ч-ц распада; p импульсы соответствующих ч-ц.

С проблемой m-е-универсальности связан также вопрос о возможном существовании др. лептонов с массой, большей, чем у М. В 1975-76 в опытах на встречных е+е--пучках был открыт один из таких заряж. лептонов t-лептон (t+, t-) с массой ок. 1,8 ГэВ (см. ТЯЖЁЛЫЙ ЛЕПТОН). П р о н и к а ю щ а я с п о с о б н о с т ь м ю о н о в. М. высокой энергии тормозятся в в-ве за счёт эл.

-магн. вз-ствия с эл-нами и ядрами в-ва. До энергии =1011-1012 эВ М. теряют энергию в осн. на ионизацию атомов среды, а при более высоких энергиях становятся существенными потери энергии за счёт рождения электрон-позитронных пар, испускания g-квантов тормозного излучения и расщепления ат. ядер. Т. к. масса М. много больше массы эл-на, то потери энергии быстрых М.

на процессы тормозного излучения и рождения пар значительно меньше, чем потери энергии быстрых эл-нов (на тормозное излучение) или g-квантов (на рождение пар е+е-). Эти факторы обусловливают высокую проникающую способность М. как по сравнению с адронами, так и по сравнению с эл-нами и g-квантами. В результате М. косм. лучей не только легко проникают через атмосферу Земли, но и углубляются (в зависимости от их энергии) на значит.

расстояния в грунт. В подземных экспериментах М. космических лучей с энергией 10121013 эВ регистрируются на глубине нескольких км. П о в е д е н и е м ю о н о в, о с т а н а в л и в а ю щ и х с я в в е щ е с т в е. Медленные М., теряя энергию на ионизацию атомов, могут останавливаться в в-ве. При этом m+ в большинстве в-в присоединяет к себе ат. эл-н, образуя систему, аналогичную атому водорода,т.

Мезоатомы возникают в возбуждённых состояниях, а затем, испуская последовательно g-кванты или передавая энергию ат. эл-нам, переходят в осн. состояние. Измеряя энергию g-квантов, можно получить сведения о размерах ядер, распределении электрич. заряда в ядре и др. хар-ках ядра. В мезоатомах с тяжёлыми ядрами наблюдаются безрадиац.