Myoni

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Myoni
Rakenne Alkeishiukkanen
Perhe Fermioni
Ryhmä Leptoni
Sukupolvi Toinen
Vuorovaikutus Painovoima
Sähkömagneettinen
Heikko vuorovaikutus[1]
Antihiukkanen Antimyoni μ+
Löydetty Carl David Anderson (1936)
Symboli μ
Massa 105,658 372 MeV/c2[2]
Elinaika 2,196 981 × 10−6 s[2]
Sähkövaraus −1 e
−1,602 176 487 × 10−19 C[1]
Värivaraus
Spin ½[1]

Myoni (tunnus µ tai μ) on elektronin kaltainen alkeishiukkanen, joka kuuluu leptoneihin. Sen sähkövaraus on −1 e ja spin ½, eli samat kuin elektronilla. Myonin massa on noin 105,7 MeV/c2, joka on noin 207-kertainen elektronin massaan verrattuna.[3]

Myoni kuuluu aineen toiseen perheeseen, eikä se ole vakaa hiukkanen. Sen keskimääräinen elinaika on 2,2 mikrosekuntia,[2] joka on kuitenkin huomattavasti enemmän kuin useimmilla epävakailla hiukkasilla. Myoni hajoaa heikon vuorovaikutuksen vaikutuksesta negatiiviseksi elektroniksi ja kahdeksi neutriinoksi.

Antimyoni on myonin antihiukkanen, jolla on yhtä suuri massa ja spin mutta vastakkainen sähkövaraus, +1 e. Myonia vastaavaa neutriinoa kutsutaan myonin neutriinoksi.

Tutkimuksen historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

CMS – Myoni-ilmaisin CERN:ssä

Carl David Anderson ja Seth Henry Neddermyer tutkivat sumukammion avulla kosmista säteilyä vuonna 1936 ja he löysivät hiukkasen, jonka massa on elektronin ja protonin massan välillä. Havainnon vahvistivat J. C. Street ja E. C. Stevenson vuonna 1937, jolloin he arvioivat, että tämän hiukkasen massa on noin 200-kertainen elektronin massaan nähden ja että sillä on täsmälleen sama sähkövaraus kuin elektronilla.[4]

Carl David Anderson kutsui hiukkasta mesotroniksi, ja vuonna 1947 sitä alettiin kutsua myymesoniksi, koska sillä oli samaa suuruusluokkaa oleva massa kuin mesoneilla. Kun sen ominaisuuksia tutkittiin tarkemmin, sen kuitenkin todettiin suurehkosta massastaan huolimatta muistuttavan enemmänkin elektronia kuin muita mesoneja, minkä vuoksi se nykyisin luokitellaan elektronin tavoin leptonien eikä mesonien ryhmään. Niinpä sen spin on 1/2, samoin kuin elektronilla, joten se on fermioni, toisin kuin mesonit, joiden spin on kokonaisluku eli ne ovat bosoneja. Täten hiukkanen sai nykyisen nimensä myoni. Myöhemmin todettiin lisäksi, että mesonit koostuvat kahdesta kvarkeista, mutta myonilla ei ole tällaista sisäistä rakennetta, joten sen on kuuluttava alkeishiukkasiin, kun taas mesonit ovat hadroneita.

Kosmiset myonit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kosmisen hiukkasen törmätessä ilmakehän ylimmissä osissa ilmakehämolekyylien kanssa syntyy paljon pioneita ja kaoneita. Varattu pioni (\scriptstyle \pi^+, \pi^-) hajoaa usein myoniksi(\scriptstyle \mu) ja neutriinoksi (\scriptstyle \nu) reaktioissa \scriptstyle \pi^+ \rightarrow \mu^+ + \nu_{\mu} ja \scriptstyle \pi^- \rightarrow \mu^- + \overline{\nu}_{\mu}. Myös varatun kaonin (\scriptstyle K^+, K^-) hajotessa syntyy myoneita reaktioissa \scriptstyle K^+ \rightarrow \mu^+ + \nu_{\mu} ja \scriptstyle K^- \rightarrow \mu^- + \overline{\nu}_{\mu}.[5] Syntyneet myonit ja neutriinot kiitävät kohti Maapalloa. Reaktiossa syntyneitä myoneita on helpompi havaita kuin neutriinoita,[6] ja myonit ovatkin merkittävä havainnoinnin kohde kosmisen säteilyn tutkimuskokeissa.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Schumm, Brian A.: Syvällä asioiden sydämessä: Hiukkasfysiikan kauneus. Suom. Kimmo Pietiläinen. The Johns Hopkins University Press, 2004. ISBN 952-5202-91-7.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c Schumm 2004, s. 135
  2. a b c Beringer, J. et al.: PDGLive Particle Summary: Leptons 2012. Particle Data Group. Viitattu 30.9.2014. (englanniksi)
  3. Webb, Stephen: Out of This World: Colliding Universes, Branes, Strings, and Other Wild Ideas of Modern Physics, s. 69. Springer, 2004. ISBN 9780387029306. (englanniksi)
  4. Sundaresan, M. K.: ”Kpl 1”, Handbook of Particle Physics. CRC Press, 2001. ISBN 0-8493-0215-3. (englanniksi)
  5. Claus Grupen: Astroparticle Physics, s. 144. Springer, 2005. ISBN 9783540253129. (englanniksi)
  6. Stefaan Tavernier: Experimental Techniques in Nuclear and Particle Physics, s. 58. Springer, 2010. ISBN 9783642008290. (englanniksi)