Muonio

Simplified Drawing of the Muonium Atom

Àtom de Muonio

El muonio és un àtom exòtic format per un antimuón (l'antipartícula del muon, carregada positivament) i un electró, el símbol del qual és Mu o μ⁺i^-. Durant la vida mija típica del muon, de 2 μs, pot formar composts com el clorur de muonio (MuCl) o el muoniuro sòdic (NaMu).

Per la diferència de massa entre el antimuón i l'electró, el muonio s'assembla més a l'hidrogen que el positronio. El seu ràdio de Bohr i la seua energia de ionisació diferix en un 0,5% de la de l'hidrogen, deuteri i triti.

Els químics físics consideren al muonio com un isòtop de l'hidrogen, i consideren el seu us en una forma modificada d'espectroscòpia de resonància d'espin electrònic, per a analisar les transformacions químiques i l'estructura de composts nous o de propietats electròniques potencialment valioses (esta forma de resonància d'espin electrònic es denomina resonància d'espin muónico o μSR). Existixen variants de la resonància d'espin muónico, per eixemple rotació d'espin muónico, la qual usa un camp magnètic aplicat de forma travessera a la direcció del fes de muones, i l'anomenada Resonància de Nivells Creuats. Esta última ampra un camp magnètic aplicat llongitudinalmente sobre el fes muónico, i monitoriza la relaixació de l'espin muónico causada per les oscilacions magnètiques del muonio sobre atres àtoms magnètics. Un autor ha considerat al muonio com el segon radioisòtop de l'hidrogen, despuix del triti.

Degut a que el muon és un leptón, els nivells d'energia atòmica del muonio es poden calcular en gran precisió a partir de l'electrodinàmica quàntica (QED, per les seues sigles en anglés), a diferència del cas del hidrogen, a on la precisió està llimitada per les incertituts relacionades en l'estructura interna del protón. Per esta raó, el muonio és un sistema ideal per a estudiar la QED en estat lligat i també per a buscar física més allà del model estàndar.

Ademés, l'àtom es va utilisar per a una prova precisa de la conservació del número de leptones carregats; un dels grans acertijos sense resoldre de la física moderna. L'hipotètica descomposició espontànea del muonio en el seu antimionio anti-àtom va ser discutida per primera volta per Bruno Pontecorvo i teòricament investigada en detalle per Gerald Feinberg i Steven Weinbergen 1961. l'Institut suís Paul Scherrer (PSI) va buscar transicions espontànees de l'àtom muonio al seu antimionio antátomo. Es va trobar un llímit superior per a la força d'acoplament $G_{M\overline{M}}$ del procés de conversió (encara hipotètic): $G_{M\bar{M}}<3\cdot 10^{-3}{G}_F$, a on $G_F$ és la constant d'acoplament de Fermi de l'interacció dèbil. Açò significava que podia descartar-se un gran número de teories especulatives més allà del modele estàndar. S'estan preparant experiments millorats. Una atra aplicació de l'àtom va ser una prova extremadament precisa de simetria CPT i invariancia de Lorentz.

L'àtom de muonio també s'utilisa en l'estudi de la matèria condensada. Ací a sovint li'l veu com un isòtop llauger d'hidrogen, en el que, entre atres coses, tindre les propietats de difusió de l'hidrogen en els materials i les propietats magnètiques dels materials investigats. En ell també es pot estudiar la dinàmica dels processos químics.

L'àtom de muonio és fonamentalment diferent dels àtoms muónicos, en els que un electró és reemplaçat per un muon negatiu.

Vore també

• Àtom exòtic
• Hidrogen