Muonium

Zjednodušené znázornění muonia.

Myonium ( anglicky muonium ) je exotická atom skládá z anti mion a elektron . Antimon, mion s kladným elementárním nábojem , má životnost kolem 2 µs a je zástupcem protonu ve srovnání s normálním atomem vodíku . Tento exotický atom je jedním z nejzákladnějších systémů v atomové fyzice . Muonium atom chová jako chemicky vodíku, a tím zajistit zapalovač faktorem devět vodíku izotopu . To bylo založeno v roce 1960 Vernon Hughes objevil a zaměstnanci.

Přesné spektroskopické měření na atomu vedly k velmi přesných hodnot základních přírodních konstant , jako je například hmotnost, mionem magnetického momentu na mion a interakční konstanta na elektromagnetické interakce , v Sommerfeld konstanta jemné struktury . Přesnost teoretického popisu muonia zdaleka překračuje přesnost, která je možná pro běžný vodík, protože atomový systém se skládá pouze z leptonů , které lze považovat za bodové . Měření na atomu muonia jsou tedy mnohem lepší než měření na přírodním vodíku, pokud jde o informační hodnotu základních sil ve fyzice , i když některá z nich jsou možná s vyšší technickou přesností.

Atom byl dále použit pro přesnou zkoušku zachování nabitého leptonového čísla ; jedno z velkých nevyřešených tajemství moderní fyziky. Hypotetický spontánní rozpad muonia na jeho protiatomové antimyonium byl poprvé projednán B. Pontecorvem a teoreticky podrobně zkoumán Feinbergem a Weinbergem v roce 1961. Švýcarský institut Paula Scherrera (PSI) hledal spontánní přechody z atomového muonia na jeho protiatomové antimyonium. Horní hranice byla zjištěna pro spojovací sílu na (stále hypotetickou) procesu konverze: kde Fermiho interakční konstanta je slabá interakce . To znamenalo, že bylo možné vyloučit velké množství spekulativních teorií nad rámec standardního modelu . Připravují se vylepšené experimenty. Další aplikací atomu byl extrémně přesný test CPT symetrie a Lorentzovy invariance .

Atom muonia se také používá při studiu kondenzovaných látek . Zde je často považován za lehký izotop vodíku, se kterým mimo jiné. Nechte si prozkoumat difúzní vlastnosti vodíku v materiálech a magnetické vlastnosti materiálů. S ním lze také studovat dynamiku chemických procesů.

Atom muonia se zásadně liší od atomů muonů , ve kterých je elektron nahrazen negativním mionem.

literatura

  • Klaus P. Jungmann: Přesná muoniová spektroskopie . In: J. Phys. Soc. Jpn. páska 85 , 2016, s. 091004 , doi : 10,7566 / JPSJ.85.091004 , arxiv : 1603.01195 (anglicky).
  • L. Willmann, K. Jungmann: Atom Muonium jako sonda fyziky nad rámec standardního modelu . In: Přednáška. Poznámky Phys. páska 499 , 1997, str. 43–56 , doi : 10,1007 / BFb0104314 , arxiv : hep-ex / 9805013 (anglicky).
  • Gisbert zu Putlitz: Exotické atomy . In: Lexikon fyziky . Spectrum of Science, Heidelberg 1998 ( Spektrum.de ).
  • Sherman Frankel: Vzácné a extrémně vzácné rozpady mionů . In: VW Hughes, CS Wu (ed.): Myon Physics. Svazek II. Slabé interakce . Academic Press, 1975, ISBN 0-12-360602-0 , str. 83–113 , 105f (anglicky, google.es ).

Poznámky pod čarou

  1. ^ A b Klaus P. Jungmann: Minulost, současnost a budoucnost muonia . In: In Memory of Vernon Willard Hughes . S. 134–153 , doi : 10,1142 / 9789812702425_0009 , arxiv : nucl-ex / 0404013 (anglicky).
  2. ^ Vodík - vysoce přesná měření pro základní fyziku. In: mpq.mpg.de. Citováno 3. února 2018 .
  3. ^ B. Pontecorvo: Mesonium a Antiesonium . In: Zhur. Eksp. Teoret. Fiz. páska 33 , 1957, str. 549 (ruský, anglický překlad: Soviet Phys.-JETP 6 (33), 429 (1958) [PDF]).
  4. ^ G. Feinberg, S. Weinberg: Konverze muonia na antimuonium . In: Phys. Rev. Band 123 , 1961, str. 1439 , doi : 10,1103 / PhysRev.123.1439 .
  5. ^ W. Bertl : Muonium Antimuonium konverzní experiment. (Již není k dispozici online.) MMbar Collaboration, PSI, 4. dubna 2002, archivovány od originálu 4. dubna 2005 (anglicky).;
  6. ↑ M. Aoki: Perspektivy přeměny muonia na antimuonium a přeměny μ −– μ + na PRISM . In: Nucl. Instrum. Meth. Na . páska 503 , č. 1–2 , 2003, s. 258-261 , doi : 10.1016 / S0168-9002 (03) 00689-2 ( předtisk [PDF]).
  7. ^ VW Hughes, M. Grosse Perdekamp, ​​D. Kawall a W. Liu, K. Jungmann, G. zu Putlitz: Test CPT a Lorentz Invariance z Muonium Spectroscopy . In: Phys. Rev. Lett . páska 87 , 2001, s. 111804 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.87.111804 , arxiv : hep-ex / 0106103 (anglicky).
  8. ↑ Zařízení pro hromadné µSR. (Již není k dispozici online.) Laboratoř pro Muon Spin spektroskopii, Institut Paula Scherrera, archivována z původního dokumentu 9. října 2007 .;
  9. ↑ Exotické atomy. In: LEIFIphysik . Vyvolány 8. ledna 2021 .