Myoni

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

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 kuitenkin noin 207-kertainen verrattuna elektronin massaan ollen noin 105,7 MeV/c².

Myoni kuuluu aineen toiseen perheeseen, eikä se ole vakaa hiukkanen. Toiseen perheeseen kuuluu myonin (μ) lisäksi lumo-kvarkki (c), outo-kvarkki (s) ja myonin neutriino. Myonin keskimääräinen elinikä on 2,2 mikrosekuntia, joka on kuitenkin huomattavasti enemmän kuin useimmilla muilla epävakailla hiukkasilla. Myoni hajoaa heikon vuorovaikutuksen mahdollistamana 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

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.

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

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 $\scriptstyle K^{-}\rightarrow \mu ^{-}+{\overline {\nu }}_{\mu }$. Syntyneet myonit ja neutriinot kiitävät kohti Maapalloa. Reaktiossa syntyneitä myoneita on helpompi havaita kuin neutriinoita, ja myonit ovatkin merkittävä havainnoinnin kohde kosmisen säteilyn tutkimuskokeissa.

Katso myös

• Myoniradiografia

Lähteet

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

Aiheesta muualla

• Particle Data Group
• Cloud Chamber of Carl Anderson

Hiukkaset fysiikassa