Myuon

Myuon (ingilscə - muon, rusca - мюон) subatomik hissəcikdir. İşarəsi – μ^-. O, elektronla eyni qrupa – leptonlar
qrupuna daxildir. Myuon (elektron kimi) mənfi yükə və ½ spin-ə malikdir. Lakin (elektrondan fərqli olaraq)
çox ağırdır və stabil deyil, yəni parçalanmaya məruz qalır.

Myuon qısa ömürlü hissəcikdir və zəif qüvvənin təsiri ilə parçalanaraq elektrona və iki müxtəlif tipli neytrinoya
çevrilir. Antihissəciyi μ⁺ – antimyuondur.

Tarixi

Leptonlar və mezonlar

Leptonlar subatomik hissəciklərdir. Altı lepton məlumdur. Bu qrupun ən tanınmış üzvü elektrondur.

Leptonların xüsusiyyətləri:

• elementar hissəcik hesab olunurlar, yəni daxili quruluşa və ya hissələrə malik deyillər;
• tabe olduqları fundamental qüvvələr – elektromaqnit qüvvə, zəif qüvvə, qravitasiya qüvvəsi (güclü qüvvə onlara təsir etmir);
• fermionlar qrupuna daxildirlər, yəni materiya daşıyıcılarıdır;
• ½ spinə malikdirlər.

Mezonlar subatomik hissəciklərdir. Təqribən 200 mezon məlumdur. Bu qrupun ən tanınmış üzvü piondur.

Mezonların xüsusiyyətləri:

• mürəkkəb (kompozit) hissəciklərdir, bir kvark və bir antikvarkdan ibarətdirlər;
• tabe olduqları qüvvə – güclü qüvvə;
• bozonlar qrupuna daxildirlər;
• tam ədədli spinə malikdirlər.

Kosmik şüalar

Kosmik şüalar, mənbəyi Günəş və Süd yolu qalaktikasının başqa ulduzları olan yüksək enerjili və sürətli protonlar, elektronlar və başqa hissəciklərdir. Kosmik şüalar 1912-ci ildə avstriyalı fizik Viktor Hes (Victor Hess) tərəfindən kəşf edilmişdir.

Birinci dərəcəli (ingiliscə - primary) kosmik şüalar — hidrogen nüvəsi (yəni proton), helium nüvəsi (yəni alfa hissəcik) və daha ağır nüvələr az miqdarda Yer səthinə qədər gəlib çıxır. Çünki, həmin hissəciklər (və ya şüalar) atmosferin yuxarı qatlarına daxil olur və oradakı atomlarla toqquşaraq ikinci dərəcəli (ingiliscə - secondary) kosmik şüalara — əsasən pionlara parçalanır, çevrilirlər.

Bu toqquşmadan yaranan pionların bir hissəsi öz növbəsində parçalanıb yeni hissəciklərə, o cümlədən myuonlara çevrilir. Buna görə də 1920-ci, 30-cu illərdə tədqiqatçılar orjinal kosmik şüaları tutmaq üçün cihazları (detektorları) dəniz səviyyəsindən mümkün qədər yüksəkdə yerləşdirməyə çalışırdılar.

Yukavanın hipotezi

1930-cu illərdə bir çox nəzəriyyəçi fiziklərin tədqiqatları güclü qüvvə ilə əlaqələndirilən bir hissəciyin olduğunu göstərirdi.

Yaponiyalı fizik Hideki Yukava bu sahədə geniş araşdırma aparmışdı. 1935-ci ildə Yukava məchul hissəciyin haqqında daha dəqiq hesablamalar apardı və məlumatlar əldə etdi.

Yukavanın hesablamalarına görə hissəcik müsbət yükə və ya mənfi yükə malik ola bilərdi və ya neytral ola bilərdi. Hissəciyin spini 0 olmalı idi, kütləsi isə elektronla protonun kütlələri arasında qiymət almalı idi. Nəzəri dəqiqləşmələrə baxmayaraq hissəcik heç bir təcrübədə aşkarlanmamışdı.

Axtarılan hissəcik üçün müxtəlif adlar təklif edilmişdi ki, bunlardan biri də “mezon” (ingiliscə meson; yunan: “orta” deməkdir) idi.

Myuonun kəşfi

1936-cı ildə fiziklər Karl Anderson və Set Neddermeyer bulud kamerasını Kolorado ştatında bir dağın başında quraşdırdılar və burada kosmik şüaları tədqiq etdilər.

Bir müddət sonra tədqiqatçılar əvvəllər məlum olmayan hissəciyin izlərini aşkar etdilər. Hissəciyin kütləsi elektrondan ağır, protondan yüngül idi.

Tədqiqatçılar kəşf etdikləri hissəciyin, Hideki Yukavanın hipotetik hissəciyi olduğunu fərz etdilər, buna görə hissəciyə “mezon” adı verildi. Lakin müxtəlif tədqiqatçılar təcrübəni təkrarlayıb, yeni hissəciyin göstəricilərini dəqiqləşdirəndən və Yukavanın hesablamaları ilə müqayisə edəndən sonra belə qərara gəldilər ki, hissəcik Yukavanın xəbər verdiyi hissəcik deyil.

İki hissəciyi ayırmaq üçün yeni kəşf edilmiş hissəciyi myu mezon, hipotetik hissəciyi pi mezon adlandırmaq qərarına gəldilər. Qısa formada: myu-on və pi-on.

1947-ci ildə Hideki Yukavanın təsvir etdiyi hissəcik — pion kəşf edildi.

Təcrübələr göstərdi ki, pion (pi mezon) üç növdən ibarətdir: $\pi ^{0}\!\,$ $\pi ^{-}\!\,$ $\pi ^{+}\!\,$
Bununla da myuon və pion hissəciklərinin fəqli siniflərə aid olduqları empirik olaraq təsdiq edildi.

Xüsusiyyətləri

Myuonun kütləsi

Ölçü vahidi	Dəyər
kq	1.883 531 475 × 10−28 kq
enerji ekvivalenti – J	1.692 833 667 × 10−11 J
enerji ekvivalenti – MeV	105.658 3715 MeV

Myuon elektrondan təqribən 207 dəfə ağırdır.

Myuonun ömrü 2.2 mikrosaniyə, başqa sözlə 2.2 × 10⁻⁶ saniyədir (saniyənin milyonda biri).

Myuon ½ spin hissəcikdir. Myuonlar materiyaya yüksək dərəcədə nüfuz etmə qabiliyyətinə malikdirlər. Beləki, onlar hər saniyə ətrafdakı obyektlərdən, o cümlədən insan bədənindən keçib gedirlər.

Myuonun yaranması və parçalanması

Myuon parçalanmasını göstərən Feynman diaqramı

Kosmik şüalar atmosferin yuxarı qatlarında pionlara parçalandıqdan sonra, pionların da parçalanması myuonları və başqa hissəcikləri yaradır. Mənfi yüklü pionun parçalanmasından myuon və myuon antineytrino yaranır.

$\,\pi ^{-}\to \mu ^{-}+{\overline {\nu }}_{\mu }$

Müsbət yüklü pionun parçalanmasından antimyuon və myuon neytrino yaranır.

$\,\pi ^{+}\to \mu ^{+}+\nu _{\mu }$

Myuonun parçalanmasının nəticəsində elektron, elektron antineytrino və myuon neytrino alınır.

$\mu ^{-}\to e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}+\nu _{\mu }$

İstifadəsi

Myuonun materiyaya yüksək dərəcədə nüfuz edə bilmə qabiliyyətindən vulkanların öyrənilməsi üçün istifadə edilir. Myuon radioqrafiyası xüsusiyyətlərinə görə rentgen müayinəsinə oxşayır. Bu metod vulkanın nə vaxt oyanacağını deyə bilməsə də onun daxili vəziyyəti və strukturu barədə məlumat yığmağa imkan verir.

Myuon ağır hissəcik olduğu üçün ağır atom nüvələri ilə (uran, pluton) toqquşduqda (başqa hissəciklərlə müqayisədə) daha çox səpələnir. Bu cəhətinə görə myuondan daşınan yüklərdə gizlədilmiş radioaktiv yüklərin aşkarlanması üçün istifadə etmək təklif olunur.

Xarici keçidlər

• Tracks of pion-muon-electron (pi-mu-e) decay Science Photo Library (Pionun myuona, onun da elektrona parçalanması izləri)