Muon

Muon
Die muon se plek in die Standaardmodel (onder leptone).
Die muon se plek in die Standaardmodel (onder leptone).
Samestelling Elementêre deeltjie
Statistiek Fermionies
Groep Leptone
Generasie Tweede
Wisselwerking Swaartekrag, elektromagneties, swak
Simbool μ−
Antideeltjie Antimuon (μ+)
Ontdek Carl D. Anderson, Seth Neddermeyer (1936)
Massa 105,6583745(24) MeV/c2[1]
Gem. leeftyd 2,1969811(22)×10−6 s[2][3]
Verval in e−, νe, νμ[3] (algemeenste)
Elektriese lading −1 e
Kleurlading Geen
Spin 1/2
Swak isospin LH: -1/2, RH: 0
Swak hiperlading LH: -1, RH: -2

’n Muon is ’n elementêre deeltjie soortgelyk aan die elektron, met ’n negatiewe elektriese lading (-1) en ’n spin van 1⁄2. Saam met die elektron, die tau en die drie neutrino's word dit as ’n lepton geklassifiseer. Nes met ander leptone die geval is, word geglo dat muons nie ’n substruktuur het nie, en dus nie uit kleiner deeltjies bestaan nie. Die naam kom van die Griekse letter "μ" (mu), wat dit voorstel.

Die muon is ’n onstabiele subatomiese deeltjie met ’n gemiddelde leeftyd van 2,2 µs (mikrosekonde). Hierdie relatief lang vervaltyd (die tweede langste bekend) is aan die swak wisselwerking te danke. Muonverval vervaardig minstens drie ligter deeltjies, en dit moet ’n elektron insluit met dieselfde lading as die muon, plus twee verskillende soorte neutrino's. Muons reageer ook soos klein staafmagnete in 'n magneetveld waarin hulle soos soos 'n top wankel. Die wankeltempo word deur die muon se magnetiese moment bepaal, wat fisici as g afkort, en waarvan die waarde tans 'n belangrike studieveld is.[4]

Nes alle elementêre deeltjies het muons ’n ooreenstemmende antideeltjie van teenoorgestelde lading (+1), maar dieselfde massa en spin. Dit word ’n antimuon of positiewe muon genoem. Muons het ’n massa van 105,7 MeV/c2, wat sowat 200 keer dié van ’n elektron is. Aangesien die muon se wisselwerking baie soos dié van die elektron is, kan daaraan gedink word as ’n baie swaarder weergawe van die elektron.

Eksperimentele fisika

Een van etlike maniere waarop navorsers die Standaardmodel beproef en nuwe fisikabeginsels probeer onthul, is die bestudering van muone. Dit word naamlik veronderstel dat die muon sensitief is vir alle deeltjies, selfs dié waarvan wetenskaplikes nog onbewus is, sodat dit 'n nuttige instrument is in die soeke na nuwe soorte materie en energie waaruit die heelal saamgestel mag wees.[4]

Teoreties is die muon se onversteurde magnetiese moment g presies gelyk aan 2. "Kwantumbruising" van virtuele deeltjies wat in en uit die niet ontpop veroorsaak egter 'n afwyking, g-2 genaamd, weens hierdie vlugtig-verskynende deeltjies se impak op die muon se wankeltempo. Deur bestek te neem van alle reeds bekende kragte en deeltjies in die Standaardmodel, kan fisici voorspel hoedanig g geïmpakteer moet word.[4] Eksperimenteel word g-2 met toenemende akkuraatheid bepaal, en in 2023 is 'n waarde van 0,00233184110 te Fermilab verkry deur 'n bundel van 40 biljoen muone deur 'n torusvormige magneet te stuur en hul wankeltempo met detektors vanuit die torusrand waar te neem. Hierdie resultaat kon nog nie met die Standaardmodel vereenselwig word nie, weens die verskillende wyses (teoreties en eksperimenteel) waarop die sterk krag, wat protone en neutrone binne kerne saambind, verreken word. 'n Teoretiese tegniek wat superrekenaars inspan om die heelal as vierdimensionele rooster van ruimte-tydpunte te modelleer, bevestig egter die waarde van g-2 wat in 2023 verkry is.[4]

Verwysings

  1. ↑ "Fundamental Physical Constants from NIST". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty (in Engels). US National Institute of Standards and Technology. Junie 2015. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 13 Augustus 2001. Besoek op 31 Oktober 2016.
  2. ↑ J. Beringer et al. (Particle Data Group) (2012). "PDGLive Particle Summary 'Leptons (e, mu, tau, ... neutrinos ...)'" (PDF). Particle Data Group. Besoek op 12 Januarie 2013.
  3. ↑ 3,0 3,1 C. Patrignani and Particle Data Group (2016). "Review of Particle Physics". Chinese Physics C. 40 (10): 100001. Bibcode:2016ChPhC..40j0001P. doi:10.1088/1674-1137/40/10/100001. hdl:1983/989104d6-b9b4-412b-bed9-75d962c2e000.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Miller, Katrina (10 Augustus 2023). "Physicists Move One Step Closer to a Theoretical Showdown: The deviance of a tiny particle called the muon might prove that one of the most well-tested theories in physics is incomplete". nytimes.com. The New York Times. Besoek op 14 Augustus 2023.

Eksterne skakels