NMI3: Iniciativa Europea de Neutróns e Muóns
NMI3: Iniciativa Europeia de neutrões e muões
Os muóns teñen unha masa de 105,7 MeV/c2, que é preto de 200 veces maior cá do electrón.
Múons tem uma massa de 105,7 MeV/c2, que é cerca de 200 vezes maior do que o elétron.
Por mor dá súa maior masa, os muóns non se aceleran fortemente cando se atopan con campos electromagnéticos e non emiten tanta radiación de desaceleración (bremsstrahlung).
Devido à sua maior massa, muões não são fortemente acelerados quando se deparam com campos electromagnéticos, e não emitem tanta bremsstrahlung (radiação de desaceleração).
Iso permite que os muóns dunha correcta enerxía penetren máis profundamente na materia que os electróns, tendo en conta que a desaceleración de electróns e muóns se debe principalmente á perda de enerxía polo mecanismo bremsstrahlung.
Isso permite que os múons de uma certa energia penetrem mais profundamente na matéria do que os elétrons, uma vez que a desaceleração de elétrons e múons é principalmente devido à perda de energia pelo mecanismo bremsstrahlung.
Como exemplo, os chamados "muóns secundarios", xerados por raios cósmicos que atinxen a atmosfera, poden penetrar na superficie da Terra e, mesmo, en minas profundas.
Como um exemplo, os chamados "múons secundários", gerados por raios cósmicos que atingem a atmosfera, podem penetrar a superfície da Terra, e até mesmo em minas profundas.
Xa que os muóns teñen unha grande masa e enerxía en comparación coa enerxía de decaemento da radioactividade, eles nunca se producen por decaemento radioactivo.
Já que os múons têm uma grande massa e energia em comparação com a energia de decaimento da radioatividade, eles nunca são produzidos por decaimento radioativo.
Prodúcense, pola contra, en grandes cantidades en interaccións de alta enerxía en materia normal, en certos experimentos do acelerador de partículas con hadróns ou naturalmente nas interaccións de raios cósmicos coa materia.
Eles são, no entanto, produzidos em grandes quantidades em interações de alta energia em matéria normal, em certos experimentos do acelerador de partículas com hádrons, ou naturalmente nas interações de raios cósmicos com a matéria.
Esas interaccións adoitan producir mesóns principalmente, que na maioría das veces decae a muóns.
Essas interações costumam produzir mésons pi inicialmente, que na maioria das vezes decai para múons.
Os muóns foron descubertos por Carl D. Anderson e Seth Neddermeyer no Caltech, en 1936, ao estudar a radiación cósmica.
Múons foram descobertos por Carl D. Anderson e Seth Neddermeyer no Caltech, em 1936, ao estudar a radiação cósmica.
Carl Anderson notara partículas que curvaban dun xeito distinto dos electróns e outras partículas coñecidas cando pasaban por un campo magnético.
Carl Anderson tinha notado partículas que se curvavam de um jeito diferente dos elétrons e outras partículas conhecidas quando passavam por um campo magnético.
Estes cargábanse negativamente, mais curvaban acentuadamente menos que os electróns, aínda que de xeito máis acentuado que os protóns, para partículas de mesma velocidade.
Eles eram carregados negativamente mas curvavam acentuadamente menos do que os elétrons, porém de forma mais acentuada do que prótons, para partículas de mesma velocidade.
Asúmese que a magnitude da súa carga eléctrica negativa é igual á do electrón e, daquela, para ter en conta a diferenza de curvatura, supúxose que a súa masa era maior cá do electrón, aínda que menor da dun protón.
Assume-se que a magnitude da sua carga eléctrica negativa é igual ao do elétron, e então para ter em conta a diferença de curvatura, supos que a sua massa era maior do que a do elétron, porém menor do que de um próton.
Así Anderson denominou inicialmente a nova partícula mesotrón, adoptando o prefixo meso da palabra grega para "medio".
Assim Anderson, chamou inicialmente a nova partícula de mésotron, adotando o prefixo meso da palavra grega para "meio".
A existencia do muón foi confirmada en 1937 polo experimento da cámara de nube feito por J.C. Street e CE Stevenson.
A existência do múon foi confirmada em 1937 pelo experimento da câmara de nuvem feito por J.C. Street e CE Stevenson[5].
O físico teórico Hideki Yukawa xa previra unha partícula cunha masa na faixa mesón antes da descuberta de ningún mesón.
Uma partícula com uma massa na faixa méson havia sido previsto antes da descoberta de quaisquer mésons, pelo físico teórico Hideki Yukawa.[6]
"Parece natural modificar a teoría de Heisenberg e Fermi, da seguinte maneira: a transición dunha partícula pesada a partir do estado de neutrón para o estado de protón non vai sempre acompañada pola emisión de partículas de luz; a transición é por veces ocupada por outra partícula pesada."
"Parece natural modificar a teoria de Heisenberg e Fermi, da seguinte maneira. A transição de uma partícula pesada a partir do estado de nêutron para o estado de próton não é sempre acompanhada pela emissão de partículas de luz. A transição é por vezes ocupada por uma outra partícula pesada."
Por mor da súa masa, pensouse inicialmente que o mesón mu era a partícula de Yukawa, pero máis tarde probouse que posuía propiedades erradas.
Por causa de sua massa, o méson mu foi inicialmente pensado para ser partícula de Yukawa, mas mais tarde provou-se possuir propriedades erradas.
A partícula prevista por Yukawa, o mesón pi, foi finalmente identificada en 1947 (novamente a partir de interaccións de raios cósmicos), e amosou ser distinto do mesón mu descuberto anteriormente por ter as propiedades correctas para ser unha partícula que medía a forza nuclear.
A partícula prevista por Yukawa, o méson pi, foi finalmente identificada em 1947 (novamente a partir de interações de raios cósmicos), e mostrou ser diferente do méson mu descoberto anteriormente por ter as propriedades corretas para ser uma partícula que media a força nuclear.
Con dúas partículas coñecidas agora coa masa intermediaria, o termo xeral mesón foi adoptado para se referir a calquera partícula dentro da faixa de masa correcta entre electróns e núcleos.
Com duas partículas conhecidas agora com a massa intermediária, o termo geral méson foi adotado para se referir a qualquer partícula dentro da faixa de massa correta entre elétrons e núcleos.
Fóra diso, co fin de diferenciar entre os dous tipos distintos de mesóns tras a descuberta do segundo mesón, a partícula mesotrón foi inicialmente renomeada como mesón mu (a letra grega μ (mu) corresponde a m) e o novo mesón descuberto en 1947 (partícula de Yukawa ) foi nomeado como mesón pi.
Além disso, a fim de diferenciar entre os dois tipos diferentes de mésons após o segundo méson ter sido descoberto, a partícula mésotron foi inicialmente renomeada para méson mu (a letra grega μ (mu) corresponde a m), e o novo méson descoberto em 1947 (partícula de Yukawa ) foi nomeado como méson pi.
Máis tarde, ao se descubriren máis tipos de mesóns en experimentos nos aceleradores de partículas, descubriuse finalmente que o mesón mu difería significativamente non só do mesón pi (de aproximadamente a mesma masa), senón tamén de todos os outros tipos de mesóns.
Mais tarde, como foram descobertos mais tipos de mésons em experimentos nos aceleradores de partículas, foi finalmente descoberto que o méson mu se diferia significativamente não só do méson pi (de aproximadamente a mesma massa), mas também de todos os outros tipos de mésons.
A diferenza, en parte, é que os muóns non interactúan coa forza nuclear, como fan os mesóns pi (e eran obrigados a facer, na teoría de Yukawa).
A diferença, em parte, é que os múons não interagem com a força nuclear, como mésons pi fazem (e eram obrigados a fazer, na teoria de Yukawa).
Mesóns máis recentes tamén amosaron evidencias de se comportaren como o mesón pi en interaccións nucleares, mais non como o mesón mu.
Mésons mais recentes também mostraram evidências de se comportarem como o méson pi em interações nucleares, mas não como o méson mu.
Á parte diso, os produtos resultantes do decaemento dos muóns incluían tanto un neutrino como un antineutrino, ao contrario de só un ou outro, como se observa no decaemento doutros mesóns cargados.
Além disso, os produtos resultantes do decaimento dos múons incluiam tanto um neutrino e um antineutrino, ao invés de apenas um ou outro, como se observa no decaimento de outros mésons carregados.
No eventual modelo patrón da física de partículas codificadas na década de 1970, todos os outros mesóns, agás o muón, foron finalmente entendidos como hadróns, ou sexa, partículas feitas de quarks e, xa que logo, suxeitas á forza nuclear.
No eventual Modelo Padrão da física de partículas codificadas na década de 1970, todos os outros mésons, tirando o múon foram finalmente entendidos como hádrons, ou seja, partículas feitas de quarks e, portanto, sujeitos à força nuclear.
No modelo de quark, un mesón xa non era definido pola masa, senón que eran partículas compostas de exactamente dous quarks (un quark e antiquark), ao contrario dos barións, que se definen como partículas compostas por tres quarks (protóns e neutróns son os barións máis leves).
No modelo de quark, um méson já não era definido pela massa (para alguns havia sido descoberto que eram muito grande, mais do que núcleos), mas em vez disso eram partículas compostas de exatamente dois quarks (um quark e antiquark), ao contrário dos bárions, que são definidos como partículas compostas por três quarks (prótons e nêutrons são os bárions mais leves).
Os mesóns mu, no entanto, amosáranse como partículas fundamentais (leptóns), como os electróns, sen estrutura quark.
Mésons Mu, no entanto, tinham se mostrado partículas fundamentais (léptons), como os elétrons, sem estrutura quark.
Daquela, os mesóns mu non eran mesóns de ningún xeito, no novo sentido. O termo "mesón" úsase como o modelo de quark da estrutura da partícula.
Assim, mésons mu não eram mésons de forma alguma, no novo sentido, a utilização do termo méson é usado como o modelo de quark da estrutura da partícula.
Con este cambio na definición, o termo "mesón mu" foi abandonouse e substituíuse, cando é posible,polo termo moderno muón.
Com esta mudança na definição, o termo méson mu foi abandonado e substituído sempre que possível com o termo moderno múon, tornando o termo méson mu apenas histórico.
No novo modelo de quark, ás veces, continuou a referirse a outros tipos de mesóns na terminoloxía máis curta (por exemplo, pión de mesón pi), mais no caso do muón, mantivo o nome máis curto e nunca máis foi debidamente referido polo seu termo máis vello "mesón mu".
No novo modelo de quark, outros tipos de mésons, por vezes, continuaram a serem referidos na terminologia mais curta (por exemplo, píon de méson pi), mas no caso do múon, ele manteve o nome mais curto e nunca mais foi devidamente referido pelo ser termo mais velho "méson mu".
No experimento de Rossi-Hall (1941), os muóns usáronse para observar a dilatación do tempo previsto pola relatividade especial, por primeira vez.
No experimento de Rossi-Hall (1941), os múons foram usados para observar a dilatação do tempo previsto pela relatividade especial, pela primeira vez.
Átomos muónicos
Átomos muônicos
O muón foi a primeira partícula elemental descuberta que non se atopa en átomos comúns.
O múon foi a primeira partícula elementar descoberta que não é encontrada em átomos comuns.
Os muóns negativos poden, no entanto, formar átomos muónicos, a través da substitución dun electrón en átomos comúns.
Múons negativos podem, no entanto, formar átomos muônicos, através da substituição de um elétron em átomos comuns.
Os átomos muónicos de hidróxeno son moito menores que os típicos átomos de hidróxeno, porque a masa do muón que é moito maior lle dá unha función de onda do estado fundamental moito máis localizada do que se observa no electrón.
Átomos muônicos de hidrogênio são muito menores do que os típicos átomos de hidrogênio, porque a massa do múon que é muito maior dá-lhe uma função de onda do estado fundamental muito mais localizada do que se observa no elétron.
En átomos de multielectróns, cando só un dos electróns é substituído por un muón, o tamaño do átomo continúa a ser determinado polos outros electróns e o tamaño atómico é case inalterado.
Em átomos de multi-elétrons, quando apenas um dos elétrons é substituído por um múon, o tamanho do átomo continua a ser determinado pelos outros elétrons, e o tamanho atômico é quase inalterado.
No entanto, nestes casos, a orbital do muón continúa a ser menor e moito máis preto do núcleo que as orbitais atómicas dos electróns.
No entanto, nestes casos, a orbital do múon continua a ser menor e muito mais perto do núcleo do que as orbitais atômicas dos elétrons.
O helio muónico créase pola substitución dun dos electróns por un muón no helio-4.
O Hélio muônico é criado pela substituição de um dos elétrons para um múon no Hélio-4.
As órbitas do muón quedan máis preto do núcleo e así o helio muónico pode considerarse como un isótopo do hidróxeno cuxo núcleo consiste en dous neutróns, dous protóns e un muón, cun único electrón fóra.
As órbitas do múon ficam mais perto do núcleo, assim o hélio muônico, portanto, pode ser considerado como um isótopo do hidrogênio cujo núcleo consiste de dois nêutrons, dois prótons e um múon, com um único elétron fora.
Coloquialmente, poderíase chamar "hidróxeno 4.1", tendo en conta que a masa do muón é aproximadamente 0,1au.
Coloquialmente, poderia ser chamado de "hidrogênio 4.1", uma vez que a massa do múon é aproximadamente 0,1au.
Quimicamente, o helio muónico posúe un electrón de valencia non pareado, e pode ligarse con outros átomos, comportándose máis como un átomo de hidróxeno que como un inerte átomo de helio.
Quimicamente, o hélio muônico, possui um elétron de valência não pareado, podendo ligar-se com outros átomos, e se comportando mais como um átomo de hidrogênio do que um inerte átomo de hélio.[7]
Un muón positivo, parado en materia común, tamén pode vincular un electrón e formar un átomo exótico coñecido como muonio (Mu), no que o muón actúa como o núcleo.
Um muão positivo, quando parado em matéria comum, também pode vincular um elétron e formar um átomo exótico conhecido como muônio (Mu) , em que o múon atua como o núcleo.
O muón positivo, neste contexto, pode ser considerado un pseudoisótopo de hidróxeno.
O muão positivo, neste contexto, pode ser considerado um pseudo-isótopo de hidrogênio com um nono da massa do próton.
Ao ser a masa do muonio reducida, e de aí o seu raio de Bohr, queda moi próximo da de hidróxeno. Este "átomo" de curta duración compórtase quimicamente (nunha primeira aproximación) como o hidróxeno, o deuterio e o tritio.
Uma vez que a massa do muônio é reduzida, e daí o seu raio de Bohr, fica muito próximo da de hidrogênio, este "átomo" de curta duração se comporta quimicamente -a uma primeira aproximação- como o hidrogênio, o deutério e trítio.
O muón é unha partícula elemental semellante ao electrón, con carga eléctrica unitaria negativa de -1 e un spin de 1⁄2, pero cunha masa moito maior (105,7 MeV/c2).
O muão (português europeu) ou múon (português brasileiro) é uma partícula elementar semelhante ao elétron, com carga elétrica unitária negativa de -1 e um spin de 1⁄2, mas com uma massa muito maior (105,7 MeV/c2).
É clasificado como un leptón, do mesmo xeito que o electron (masa de 0,511 MeV/c2), o Tau (masa de 1777,8 MeV/c2) e os tres neutrinos.
É classificado como um lépton, assim como o elétron (massa de 0,511 MeV/c2), o Tau (massa de 1777,8 MeV/c2), e os três neutrinos.
Como é o caso doutros leptóns, non se cre que o muón teña subestrutura ningunha; ou sexa, non presenta partículas máis simples.
Como é o caso com outras léptons, não se acredita que o múon tenha qualquer sub-estrutura; ou seja, não apresenta quaisquer partículas mais simples[1].
O muón é unha partícula subatómica inestable, cunha vida media de 2,2µs.
O múon é uma partícula subatômica instável, com uma vida média de 2,2µs[2].
Entre todas as partículas subatómicas inestables coñecidas, só o neutrón e algúns núcleos atómicos teñen unha vida útil máis longa; outros decaen significativamente máis rápido.
Entre todas as conhecidas partículas subatômicas instáveis, só o nêutron e alguns núcleos atômicos têm uma vida útil mais longa; outros decaem significativamente mais rápido[3]. O decaimento do muão (bem como do nêutron, o bárion instável de vida mais longa), é mediada exclusivamente pela Força fraca.
O decaemento do muón sempre produce, polo menos, tres partículas, que deben incluír un electrón da mesma carga que o muón e dous neutrinos de distintos tipos.
O decaimento do múon sempre produz, pelo menos, três partículas, que devem incluir um elétron da mesma carga que o múon e dois neutrinos de diferentes tipos[4].