Мюон
Мюон имеет полное сходство с электроном, за исключением его массы. Мюон имеет массу в 200 раз больше массы электрона. Отрицательно заряженный мюон может образовывать связанные состояния с протоном. При этом образуется связанная система подобная атому водорода - мезоатом. Однако энергия связи в мезоатоме оказывается в 200 раз больше, а радиус основного состояния такого атома оказывается в 200 раз меньше. В тяжёлых ядрах радиус мезоатома сравним с радиусом ядра.
Измерения спектров мезоатомов позволяют получить информацию о форме атомного ядра.
Мезоводород может присоединить ещё один протон и образовать мюонный положительный ион молекулы водорода. В этой молекуле ядра водорода находятся столь близко друг к другу, что может произойти реакция синтеза (мюонный катализ). Однако практическая реализация этой возможности сильно ограничена малым временем жизни мюона ( 10 6 с)
1962 г. Открытие мюонного нейтринонейтрино
Мюонное нейтрино отличается от электронного нейтрино.
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
Нобелевская премия по физике 1988 г. – Л. Ледерман, М. Шварц, Дж. Стейнбергер.
За метод нейтринного пучка и демонстрацию дублетной структуры лептонов через открытие мюонного нейтрино
Мюонные нейтрино образовывались в результате распада π+, π- - мезонов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мюонные нейтрино детектировались в искровых камерах по результатам их взаимодействия с протонами и нейтронами вещества искровых камер.
|
|
n |
|
|
n |
|
p |
|
p e |
||
n p |
n e p |
||||
В искровых камерах наблюдались только положительно и отрицательно заряженные мюоны. Не было зарегестрировано ни одного случая образования электронов или позитронов.
Пример |
|
n |
|
|
|
|
|
||||
Le |
0 |
0 |
|
0 |
|
L |
1 |
0 |
|
1 |
|
L |
0 |
0 |
|
0 |
|
|
u |
|
|
|
|
|
u |
|
|
p |
n |
d |
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
d |
W |
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Процесс разрешён |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
||
|
|
Le |
0 |
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
L |
1 |
|
|
0 |
|
|
1 |
|
|
|
L |
0 |
|
|
0 |
|
|
|
0 |
Процесс запрещён
p
0
0
0
n
0
0
0
1975 г. Открытие -лептона
-лептон и -нейтрино образуют
третье поколение лептонов
( )
e |
e |
Наблюдались события образования e (e ) μ,е-пары с противоположными знаками
заряженных частиц
Нобелевская премия по физике
1995 г. – М, Перл.
За открытие тау-лептона
Наблюдение -лептонана
-лептон имеет время жизни 2.9 10 13 с и поэтому, как
правило, регистрируется по каналам его распада.
-лептоны наблюдались в реакции e e . |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
е |
или |
|
|||||||||
|
|
е |
|
|
|
|
|
|||||
e e |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
(*) |
||||||||
|
|
е |
или |
|||||||||
|
|
|
е |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
е -пары, имеющие противоположные электрические
заряды, являются наиболее подходящими для наблюдения-лептонов, так как в этом случае не образуются адроны,
которые трудно регистрировать и интерпретировать. Нейтрино и антинейтрино, образующиеся в реакции (*), непосредственно не регистрируются.
Распад -лептона
|
|
|
|
||
|
|
W e ( e,u) e ( ,d)
-лептон в результате слабого взаимодействия, которое происходит под действием W -бозона, превращается в -нейтрино. W -бозон затем распадается, превращаясь в одну из
следующих пар частиц:
электрон е , электронное антинейтрино e ,
отрицательно заряженный мюон , мюонное антинейтрино ,
кварк d, антикварк u .
-лептон
Характеристика |
|
|
Численное значение |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спин J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1/2 |
|
Масса т с2 , МэВ |
|
|
|
|
|
|
1776.99 0.28 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрический заряд |
|
|
|
|
|
|
Равен заряду электрона |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Магнитный момент, e / 2m c |
|
|
1 0.06 |
|
|||||||
|
|
|
|||||||||
Время жизни, сек |
|
|
|
|
|
|
|
0.011)·10 |
13 |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.906 |
|
|
Лептонное число L |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лептонные числа Le, L |
|
|
|
0 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e e |
|
17.84% |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17.36% |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||||
|
адроны |
63% |
|
||||||||
-нейтрино
Тау-нейтрино и тау-антинейтрино были впервые
зарегистрированы в 2000 г. на нейтринном детекторе
DONUT (Direct Observation of the NU Tau) в реакциях:
|
n |
|
p (*) |
|
p n
Нейтринный детектор DONUT состоял из железных пластин, между которыми располагались слои фотоэмульсии.
τ - нейтрино
DONUT (Direct Observation of the NU Tau)
и др.частицы |
стальная |
|
мишень |
защита |
|
|
||
пучок протонов |
||
|
||
магнит |
|
τ - нейтрино
DONUT (Direct Observation of the NU Tau)
мюонный детектор калориметр для определения
энергии частиц распада
дрейфовые камеры
магнит
эмульсии и сцинтилляторы
стальная защита
образование -лептона пучок - нейтрино след -лептона в эмульсии
В результате взаимодействия с железом образовывались -лептоны, которые
оставляли следы в фотоэмульсии |
|
n |
|
p |
|
|
|||
|
|
|
|
(*) |
p n
В результате анализа 107 событий было надёжно зарегистрировано 4 события (*).
-нейтрино
Основные характеристики тау-нейтрино
Характеристика |
Численное |
||
|
значение |
||
Спин J, |
|
1/2 |
|
Масса т с2 , МэВ |
|
18.2 |
|
|
|
|
|
Электрический заряд |
|
0 |
|
Магнитный момент, |
|
|
7 |
e /2 тес |
|
3.9 10 |
|
|
|
|
|
Время жизни |
не измерено |
||
Лептонное число L |
|
1 |
|
|
|
|
|
Лептонные числа Lе, L |
|
0 |
|
|
|
|
|