МЮОНИЙ


МЮОНИЙ
МЮОНИЙ

       
(хим. символ Mu), связанная система m+е-, состоящая из положительно заряженного мюона и эл-на. Строение М. аналогично строению атома водорода, в к-ром протон заменён m+ ; размеры М. прибл. такие же, как у атома водорода. М. образуется при столкновениях m+ с атомами путём присоединения одного из эл-нов ат. оболочки. В зависимости от взаимной ориентации спинов m+ и е- М. образуется в ортосостоянии, со спином 1 (спины m+ и е- параллельны) или парасостоянии, со спином 0 (спины антипараллельны). Одна из важнейших хар-к свободного М.— разность энергий орто- и парасостояний, равная 3•10-6 эВ. Между этими двумя состояниями возможны переходы с испусканием эл.-магн. волн частоты 4463,16 МГц. Совпадение теоретич. предсказаний для частоты с результатами эксперимента — одно из лучших подтверждений справедливости квантовой электродинамики.
М. активно вступает в хим. реакции, характерные для атомарного водорода, и поэтому не сразу был обнаружен в конденсированных в-вах. Размеры и др. св-ва М. в конденсированном в-ве, напр. в кристалле, могут существенно отличаться от его св-в в вакууме. По хим. св-вам М. аналогичен атому водорода, хотя скорости реакций Ми могут в неск. раз отличаться от скоростей реакций атомарного водорода. Одна из ближайших задач химии М.— установить соответствия между этими двумя скоростями. В этом случае станет возможным измерять абс. скорости хим. реакций атома водорода, поскольку абс. скорости хим. реакций М. можно определить по наблюдению прецессии спина М. в магн. поле. Т. к. частота прецессии однозначно зависит от величины магн. поля, то, измеряя кол-во оборотов спина от момента образования М. до момента его вступления в хим. реакцию (когда хар-р прецессии меняется), можно определить абс. время вступления М. в хим. реакцию (см. МЕЗОННАЯ ХИМИЯ).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

МЮОНИЙ

(Mu) - связанное состояние электрона (е -) и положительно заряженного мюона(m+), водоро-доподобный атом, в к-ром роль ядра играет мюон. Изучение M. имеет важное значение для физики элементарных частиц и атомной физики, т. к. он является одной из простейших систем двух точечных зарягк. частиц - лептонов, взаимодействие к-рых с хорошей точностью описывается квантовой электродинамикой (др. системой такого рода является позитроний). С др. стороны, измерение поляризации M. в разл. веществах стало основой нового, весьма эфф. метода исследования структуры конденсиров. сред, кинетич. явлений, хим. реакций, фазовых превращений и др. (см. Мюонной спиновой релаксации метод).

Экспериментально M. был открыт в 1960 В. Хьюзом (V. W. Hughes) и др. Свободный M. в осн. состоянии может быть образован путём захвата атомного электрона положит. мюоном. Сначала этот процесс наблюдался в инертных газах при низком давлении. Обнаружение M. в др. средах осложняется высокой хим. активностью M., к-рый может рассматриваться как лёгкий изотоп водорода. Впервые M. в конденсиров. средах наблюдался в 1966 В. Г. Фирсовым и др.

M. является метастабильной системой вследствие распада мюона (за счёт слабого взаимодействия) на позитрон+) и два нейтрино (m+ 3045-65.jpg е + + ve +3045-66.jpg) со временем жизни т 3045-67.jpg 2,2.10-6 с. В результате исчезновение M. сопровождается испусканием позитрона с макс. энергией ок. 53 МэВ, двух нейтрино и низкоэнергетич. электрона.

Из-за эффектов несохрансния чётности в слабом взаимодействии мюоны, возникающие от распада p-ме-зонов (p+ 3045-68.jpg m+ + vm), поляризованы (в направлении, противоположном их импульсу), а позитроны в распадах мюонов обладают асимметрией в угл. распределении по отношению к направлению спина мюона. При ку-лоновском захвате электрона поляризов. мюоном образуются поляризов. атомы M. с неравной населённостью уровней сверхтонкой структуры. Изменение этих насе лённостей во внеш. магн. поле может быть обнаружено по изменению в угловых распределениях позитронов распада.

M. впервые обнаружен по ааблюдению характерной частоты лармороиской прецессии в магнитном поле fLMu 3045-69.jpg m БH/h 3045-70.jpg1,40·H МГц (m Б = е3045-71.jpg/2 т е с- магнетон Бора, m е - масса электрона, H - напряжённость магн. поля). Для свободного мюона ларморовская частота fLm 3045-72.jpg 2m0m H/h3045-73.jpg13,5.H кГц примерно в сто раз меньше, где нормальный магн. момент мюона 3045-74.jpg (mm - масса мюона).

В низшем приближении взаимодействие электрона и мюона - чисто кулоновское, и нерелятивистское ур-ние Шрёдингера приводит к такому же выражению для уровней энергии M., как для атома водорода:

3045-75.jpg

где n =0, 1, 2, ...- гл. квантовое число, 3045-76.jpg- постоянная Ридберга. T. к. спины электрона и мюона равны 1/2 то в S -состояниях квантовое число полного угл. момента M. может принимать два значения: F=F=0. Взаимодействие магн. моментов электрона и мюона вызывает сверхтонкое расщепление уровней энергии M., характеризуемых этими двумя значениями F. Соответствующий интервал сверхтонкой структуры в осн. состоянии M. ( п =1) в первом приближении даётся ф-лой Ферми (1939):

3045-77.jpg

где am - аномальный магнитный момент мюона (mm, mp - магн. моменты мюона и протона, a - постоянная тонкой структуры).

Релятивистское ур-ние для волновой ф-ции системы двух дираковских частиц и аппарат квантовой электродинамики позволяют вычислять поправки к уровням энергии M. в виде разложения по степеням малых параметров a и т е/ mm. Однако коэф. этого разложения содержат также зависимость от логарифмов этих параметров. В результате теоретич. значение интервала сверхтонкого расщепления в основном 1S -состоянии M. можно представить в виде

3046-1.jpg

В этом выражении DvF даётся равенством (1), а е - аномальный магн. момент электрона в единицах m Б, коэф. А и В характеризуют вклад релятивистских и чисто ра-диац. эффектов в пределе бесконечной массы мюона, т. е. при ( т еm)3046-2.jpg0, коэф. С и D связаны с кванто-воэлектродинамич. эффектами отдачи (конечностью массы) мюона. Использование известных выражений для коэф. А, В, С, D, принятых значений фундам. констант 3046-3.jpg , с, a, mp/m Б, a также значений отношений mm/mp = 3,18334547(95) и mm/me =206,768259(62) даёт теоре-тич. значение

3046-4.jpg

Тонкая и сверхтонкая структура уровней энергии M. полностью аналогична структуре уровней атома водорода. В частности, лэмбовский сдвиг в M. (разность уровней 2S1/2-2 Р1/2) составляет

3046-5.jpg

Величину сверхтонкого расщепления осн. уровня M. удаётся очень точно измерить, помещая M. во внеш. статич. магн. поле. При этом вследствие Зеемана эффекта в основном 1S -состоянии возникает система уровней, определяемая ф-лой Брейта - Раби (1931):

3046-6.jpg

где магн. квантовое число MF=-1, 0, 1 для F =1 и MF =0 для F= 0, gem(Mu) - электронное и мюон-ное гиромагн. отношение в M. Идея эксперимента состоит в индуцировании магн. дипольных переходов между уровнями с разными MF с помощью источника микроволнового излучения. Происходящие переходы детектируются по изменениям в угл. распределениях позитронов от распада мюонов. Резонансные переходы наблюдались в широком интервале внеш. магн. полей от очень слабых, H < 2 мГс, до сильных, H ~ 10 кГс, и при разл. давлениях инертного газа от неск. атм до десятков атм.

Эксперим. значение интервала сверхтонкого расщепления осн. уровня M. получается из соотношения (5) после экстраполяции к нулевому давлению газа и составляет

3046-7.jpg

Указанное значение Dv найдено из одновременных измерений переходов v12 и v34 в магп. поле 13,6 кГс. Из этих же данных можно найти приведённое выше значение mm/mp. Прекрасное согласие теоретич. и эксперим. значений Dv в M. свидетельствует о справедливости квантовой электродинамики и релятивистской теории связанных состояний, а также о самосогласованности определения значений фундам. физ. констант. Наличие неск. частот переходов с D М F = 1 в M. приводит к двухчастотной прецессии спина мюона в магн. поле, открытой И. И. Гуревичем и др. и широко используемой при исследовании хим. свойств конденсиров. сред (mSR -спектроскопия). В 1984 впервые была измерена величина лэмбовского сдвига уровней с n = 2 в M.: 3046-8.jpg = 1060(15) МГц.

Проводятся поиски превращения M. в антимюоний, т. е. (m+b-) 3046-9.jpg (m-b+), к-рое свидетельствовало бы о нарушении сохранений электронного и мюонного лептон-ных чисел, ожидаемом в нек-рых совр. теориях элементарных частиц.

Лит.: Бабаев А. И. и др., Наблюдение атомарного мюо-ния в кристаллическом кварце, "Письма в ЖЭТФ", 1966, т. 3, с. 3; Гуpевич И. И., Никольский Б. А., Двухчастот-ная прецессия m+ -мезона в атоме мюония, "УФН", 1976, т. 119, с. 169; Hughes V. W., Kinoshita Т., Electromagnetic properties and interactions of muons, в кн.: Muon physics, ed. by V. W. Hughes, G. S. Wu, v. 1, N. Y., 1977; Brewer J. H., Сrоwе К. M., Advances in muon spin rotation, "Ann. Rev. Nucl. Part. Sei.", 1978, v. 28, p. 239; Hughes V. W., Put-litz G. Z., Muonium has not yet decayed!, "Comm. Nucl. Part. Phys.", 1984, v. 12, p. 259. P. H. Фаустов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "МЮОНИЙ" в других словарях:

  • МЮОНИЙ — нестабильная связанная система из положительно заряженного мюона и электрона, по структуре аналогичная атому водорода; время жизни мюония ок. 10 6 с …   Большой Энциклопедический словарь

  • Мюоний — связанная система, состоящая из положительного мюона и электрона; строение мюония аналогично строению атома водорода, в котором протон заменён мюоном. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 …   Термины атомной энергетики

  • Мюоний — Мюоний  водородоподобный атом, в качестве ядра которого выступает положительный мюон μ+. Электронное облако мюония состоит из одного электрона. Приведённая масса мюония и его радиус первой боровской орбиты близки к соответствующим величинам… …   Википедия

  • Мюоний —         частица, состоящая из положительного мюона (См. Мюоны) (μ+) и Электрона (е ). Обозначается μ+е или Mu. Гипотеза о существовании М. была вы двинута в 1957 одновременно Л. Д. Ландау и А. Саламом (См. Меримде Бени Саламе). Строение М.… …   Большая советская энциклопедия

  • мюоний — нестабильная связанная система из положительно заряженного мюона и электрона, по структуре аналогичная атому водорода; время жизни мюония около 10–6 с. * * * МЮОНИЙ МЮОНИЙ, нестабильная связанная система из положительно заряженного мюона и… …   Энциклопедический словарь

  • МЮОНИЙ — нестабильная связанная система из положительно заряж. мюона и электрона, по структуре аналогичная атому водорода; время жизни М. ок. 106с …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • МЮОНИЙ — нестабильная связанная система из положительно заряж. мюона и электрона, по структуре аналогичная атому водорода; время жизни М. ок. 106с …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • мюоний — физ. нестабильная система из положительно заряженного мюона и электрона, по структуре аналогичная атому водорода; время жизни мюоиия около миллионной доли секунды. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009 …   Словарь иностранных слов русского языка

  • мюоний — мю оний, я …   Русский орфографический словарь

  • мюоний — Связанное состояние положительного мюона и электрона …   Политехнический терминологический толковый словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.