Muon (partícula elemental)
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Muon, es una partícula elemental (lo que significa que no se descompone en otras partículas) masiva y que forma parte de la segunda generación de leptones. Su espin es 1⁄2. Tiene carga eléctrica negativa, como el electrón, aunque su masa es 207 veces mayor que la de éste, y su tiempo de existencia es algo más extenso que el de otras partículas inestables (2,2 µs). Actualmente solo se encuentra en los rayos cósmicos y en los laboratorios. No existe de forma permanente en el universo, pues su existencia es muy efímera. Su correspondiente antipartícula, es el antimuón (µ+).
Sumario
Clasificación
Es de la segunda generación de leptones, conjuntamente con el electrón, que pertenece a la primera y con el tau, que pertenece a la tercera. Es un fermión cuyo spin es la mitad de la constante reducida de Planck y cumple también, como los demás leptones, la simetría CPT con su respectiva antipartícula.
Desintegración
El muon es la partícula cargada eléctricamente con masa mayor al electrón, su desintegración ha de generar por tanto un electrón más otras partículas cuya carga eléctrica total sea nula. El resultado más frecuente es un electrón, un antineutrino-electrónico y un µ-neutrino. Su antipartícula, el antimuón, se desintegra en un positrón, un e-neutrino y un µ-antineutrino. Es muy poco frecuente que aparezca en su desintegración un par de fotones y e-positrón.
Historia
Fue la primera partícula elemental encontrada que no pertenecía a los átomos convencionales. Fue hallada por Carl Anderson y Seth Neddermeyer en 1936, y corroborada su existencia luego por J. C. Street y E. C. Stevenson, mientras estudiaban la radiación cósmica en una cámara de niebla, al notar la presencia de partículas que se curvaban al pasar por un campo electromagnético de forma distinta a los electrones y a otras partículas conocidas, con una curvatura intermedia entre el electrón y el protón.
Anteriormente, en 1935, una partícula parecida había sido predicha por Hideki Yukawa para explicar que la interacción nuclear fuerte se transmitiese a través de una partícula portadora al igual que el fotón transmitía la fuerza electromagnética, pero como aquella no tiene influencia a largas distancias, no debería tener una masa nula como el fotón sino una masa estimada en 200 veces la del electrón.
Por la coincidencia de masas, se teorizó inicialmente con que la partícula recién descubierta podría ser la que había predicho Yukawa. Sin embargo, al analizarse más profundamente se vió que el muon reacionaba con otras partículas a través de la fuerza electromagnética pero ignoraba las fuerzas nucleares, por lo que no se podía establecer el vínculo con ella. La partícula predicha por Yukawa luego fue identificada en 1947 y se le llamó pion.
Mesotrón, mesones, µ-mesón
Se supuso que la carga eléctrica era igual a la del electrón y su masa intermedia entre protón y electrón, por lo que se la llamó en un principio mesotrón (del griego meso, intermedio). Pero al encontrar posteriormente nuevas partículas intermedias, que asumieron el nombre genérico de mesones, se vio en la necesidad de diferenciar tal partícula, y se le comenzó a llamar µ-mesón.
Finalmente Muon
El µ-mesón divergía significativamente de otros mesones; su desintegración daba un electrón y un par de neutrinos (neutrino y antineutrino), al contrario de lo que se había constatado en otros mesones, que generaban uno solamente (ya fuera neutrino o antineutrino). Se consideró que los otros mesones eran hadrones (partículas formadas por quarks y que por tanto entran en la interacción nuclear fuerte) formados por dos quarks. Sin embargo luego se halló que los muones eran partículas elementales (leptones) sin estructura de quark, semejante a los electrones, por lo que la denominación mesón fue abandonada y finalmente se le nombró muon.
El antimuón
En 1960 se logró determinar que el antimuón podía sustituir al protón en un átomo, al hallarse los átomos de muonio, en los cuales un electrón orbita en torno a un antimuón (muon con carga positiva). Átomo que se desintegra rápidamente (2 µs) dando un electrón y dos neutrinos.
Referencias
- Tanabashi, M.; et al. (2018). «Review of particle physics» (pdf). Physics Review D (Particle Data Group) 98 (030001). doi:10.1103/PhysRevD.98.030001.
- Anderson, C. D.; Neddermeyer, S. (1936). «Cloud Chamber Observations of Cosmic Rays at 4300 Meters Elevation and Near Sea-Level» (pdf). Physical Review (American Physical Society) 50 (4). doi:10.1103/PhysRev.50.263.
- Neddermeyer, S.; Anderson, C. D. (1937). «Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles» (pdf). Physical Review (American Physical Society) 51 (10): 884-886. Bibcode:1937PhRv...51..884N. doi:10.1103/PhysRev.51.884.
- Street, J. C.; Stevenson, E.C. (1937). «New Evidence for the Existence of a Particle of Mass Intermediate Between the Proton and Electron» (pdf). Physical Review (American Physical Society) 52 (9): 1003-1004. Bibcode:1937PhRv...52.1003S. doi:10.1103/PhysRev.52.1003.
- Yukawa, Hideki (1935). «On the Interaction of Elementary Particles» (pdf). Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan 17 (48): 139-148. doi:10.11429/ppmsj1919.17.0_48.
- Anderson, C. D. (1961). «Early Work on the Positron and Muon» (pdf). American Journal of Physics (American Institute of Physics) 29 (12): 825-830. ISSN 0002-9505. doi:10.1119/1.1937627.
Fuentes
- https://es.wikipedia.org/wiki/Muon
- https://www.foronuclear.org/descubre-la-energia-nuclear/preguntas-y-respuestas/sobre-aplicaciones-de-la-tecnologia-nuclear/que-son-los-muones-y-como-pueden-aplicarse-a-las-tecnicas-de-seguridad-nuclear/
- https://www.xataka.com/investigacion/que-tienen-muones-especial-para-estar-punto-mira-buena-parte-fisicos-todo-planeta
- https://elpais.com/ciencia/2021-04-20/el-muon-cuestiona-las-leyes-de-la-fisica.html
Enlaces externos
- http://muonsources.org Muonsources.org
- http://nmi3.eu NMI3 - Neutron and Muon Integrated Infrastructure Initiative
