무온

Muon
무온
달의 우주선 그림자는 대기 중의 우주선에 의해 생성된 2차 뮤온에서 볼 수 있으며 지하 700미터 지점에서 Soudan 2 감지기에서 감지되었습니다.
구성.기본입자
통계페르미온
가족렙톤
시대둘째
상호작용중력, 전자기,
약한
기호.
μ−
반입자안티뮤온(
μ+
)
발견된칼 D. 앤더슨, 세스 네더마이어 (1936)
덩어리1.883531627(42)X10kg−28[1]
0.1134289259(25) Da[2]
105.6583755(23) MeV/c2[3]
평균수명2.1969811(22) x 10초−6[4][5]
퇴폐.e, ν, ν (가장 일반적)
전하-1e
색전하없음.
스핀1/2 ħ
약한 아이소스핀LH: −1/2, RH: 0
약한 과전하LH: −1, RH: −2

뮤온(/πm(j)uːɑːn/ M(Y)OO-on; 그리스 문자 mu(μ)에서 그것을 나타내기 위해 사용된)은 전자와 비슷한 기본 입자이며 전하가 -1e이고 스핀이 1/2이지만 질량이 훨씬 더 큽니다.경입자로 분류됩니다.다른 경입자와 마찬가지로 뮤온은 더 단순한 입자로 구성되어 있지 않다고 생각됩니다. 즉, 기본 입자입니다.

뮤온은 불안정한 아원자 입자로 평균 수명이 2.2μs로 다른 아원자 입자들보다 훨씬 더 깁니다.비초등 중성자의 붕괴와 마찬가지로 뮤온의 붕괴는 느린데, 이는 붕괴가 약한 상호작용에 의해서만 매개되기 때문입니다(더 강력한 강한 상호작용이나 전자기적 상호작용보다는), 그리고 뮤온과 붕괴 프로의 집합 사이의 질량 차이 때문입니다.덕트가 작아서 붕괴에 대한 운동 자유도가 거의 없습니다.뮤온 붕괴는 거의 항상 최소 세 개의 입자를 생성하는데, 뮤온과 같은 전하의 전자와 두 종류의 중성미자를 포함해야 합니다.

모든 기본 입자와 마찬가지로 뮤온은 전하(+1e)가 반대이지만 질량과 스핀이 동일한 반입자를 가지고 있습니다: 안티뮤온(양의 뮤온이라고도 함).뮤온은 μ, 안티뮤온은 μ로 표시됩니다−
+
.이전에 뮤온은 뮤메손이라고 불렸지만, 현대의 입자 물리학자들에 의해서는 뮤메손으로 분류되지 않습니다.(<역사> 참조). 그리고 그 이름은 물리학계에서 더 이상 사용되지 않습니다.

뮤온의 질량은 105.66 MeV/c로2 전자 m의e 약 206.7682830(46)[6]배입니다.뮤온보다 약 17배 무거운 세 번째 경입자인 타우도 있습니다.

질량이 크기 때문에, 뮤온은 전자기장에서 전자보다 더 느리게 가속하고, 더 적은 브렘스트랄룽(감속 방사선)을 방출합니다.전자와 뮤온의 감속은 주로 브렘스트랄룽 메커니즘에 의한 에너지 손실에 기인하기 때문에 이것은 주어진 에너지의 뮤온이 물질에 더 깊이 침투할 수 있게 합니다.예를 들어, 우주선이 대기권을 강타하여 만들어진 소위 2차 뮤온은 대기권을 관통하여 지구의 육지 표면에 도달할 수 있고 심지어 깊은 광산에까지 도달할 수 있습니다.

뮤온은 방사능의 붕괴 에너지보다 더 큰 질량과 에너지를 가지고 있기 때문에 방사능의 붕괴로 생성되지 않습니다.그럼에도 불구하고, 그것들은 정상 물질에서의 고에너지 상호작용, 하드론과의 특정 입자 가속기 실험, 물질과의 우주선 상호작용에서 대량으로 생성됩니다.이러한 상호작용은 보통 처음에는 파이몬을 생성하는데, 거의 항상 뮤온으로 붕괴됩니다.

다른 대전된 렙톤과 마찬가지로 뮤온은 전자 중성미자와
μ 다르고 다양한 핵반응에 참여하는 π로 표시되는 관련 뮤온 중성미자를 가지고 있습니다.

역사

뮤온은 칼 D에 의해 발견되었습니다. 앤더슨과 세스 네더마이어는 1936년 칼텍에서 우주 방사선을 연구하던 중.앤더슨은 자기장을 통과할 때 전자나 다른 알려진 입자들과는 다르게 휘어진 입자들을 발견했습니다.음전하를 띠었지만 같은 속도의 입자에 대해서는 전자보다는 덜 날카롭게 휘어졌지만 양성자보다는 더 날카롭게 휘어져 있었습니다.음전하의 크기는 전자의 크기와 같으며, 곡률의 차이를 설명하기 위해 전자의 질량보다 크지만 양성자의 질량보다 작다고 가정했습니다.그래서 앤더슨은 처음에 이 새로운 입자를 메소트론이라고 불렀고, 그리스어로 "중간"을 뜻하는 접두사 meso-를 사용했습니다.뮤온의 존재는 1937년 J. C.에 의해 확인되었습니다. 스트리트와 E.C.스티븐슨의 구름실 실험.[7]

중간자 범위의 질량을 가진 입자는 이론학자 유카와 [8]히데키에 의해 중간자가 발견되기 전에 예측되었습니다.

하이젠베르크와 페르미의 이론을 다음과 같은 방법으로 수정하는 것은 당연해 보입니다.중성자 상태에서 양성자 상태로의 무거운 입자의 전이는 항상 빛 입자의 방출을 동반하지는 않습니다.전이는 때때로 다른 무거운 입자에 의해 흡수됩니다.

그 질량 때문에, 뮤메손은 처음에는 유카와의 입자라고 생각되었고 닐스 보어를 포함한 몇몇 과학자들은 원래 그것을 유콘이라고 이름 지었습니다.메조트론(즉 뮤온)이 유카와의 입자가 아니라는 사실은 1946년 로마에서 마르첼로 콘스베르시, 오레스테 피치오니, 에토레 판치니가 수행한 실험에 의해 확립되었습니다.루이스 월터 알바레즈가 1968년 노벨 강연에서 "[9]현대 입자물리학의 시작"이라고 불렀던 이 실험에서 유카와가 가정한 핵력 매개자의 예상과 달리 우주 광선의 뮤온이 원자핵에 포획되지 않고 붕괴되고 있음을 보여주었습니다.유카와의 예측된 입자인 피메손은 1947년에 마침내 확인되었습니다.

중간 질량을 가진 두 개의 입자가 현재 알려져 있기 때문에, 전자와 핵자 사이의 정확한 질량 범위 내에 있는 그러한 입자를 지칭하기 위해 더 일반적인 용어인 중간자가 채택되었습니다.또한 두 번째 중간자가 발견된 후 두 가지 다른 유형의 중간자를 구분하기 위해 초기 중간자 입자를 뮤 중간자(그리스 문자 μ[mu]는 m에 해당)로 개명하고 새로운 1947 중간자(유카와의 입자)를 파이 중간자로 명명했습니다.

나중에 가속기 실험에서 더 많은 유형의 중간자가 발견됨에 따라 뮤 중간자는 (대략 같은 질량의) 파이 중간자뿐만 아니라 다른 모든 유형의 중간자와 크게 다르다는 것이 결국 밝혀졌습니다.부분적으로 차이점은 뮤손이 파이손처럼 핵력과 상호작용하지 않는다는 것이었습니다(그리고 유카와의 이론에서는 그렇게 해야 했습니다).새로운 중간자들은 또한 핵 상호작용에서 피메손처럼 행동한다는 증거를 보여주었지만, 뮤메손처럼 행동하지는 않았습니다.또한 뮤메손의 붕괴 생성물은 다른 대전된 중간자의 붕괴에서 관찰된 것처럼 중성미자와 반중성미자를 모두 포함했습니다.

1970년대에 성문화된 입자 물리학의 궁극적인 표준 모델에서 뮤 중간자를 제외한 모든 중간자는 강입자, 즉 쿼크로 이루어진 입자로 이해되었고 따라서 핵력의 대상이 되었습니다.쿼크 모형에서 중간자는 더 이상 질량으로 정의되지 않고(일부는 핵자보다 더 무거운 것으로 발견됨), 대신 3개의 쿼크(양성자와 중성자가 가장 가벼운 중입자)로 구성된 중입자와 달리 정확히 2개의 쿼크(쿼크와 반쿼크)로 구성된 입자였습니다.그러나 뮤메손은 쿼크 구조가 없는 전자와 같은 기본 입자(렙톤)임을 보여주었습니다.따라서 뮤 "중간자"는 입자 구조의 쿼크 모델과 함께 사용되는 중간자라는 용어의 새로운 의미와 사용에서 전혀 중간자가 아니었습니다.

이러한 정의의 변화로 뮤메손이라는 용어는 폐기되고 가능할 때마다 현대 용어 뮤온으로 대체되어 뮤메손이라는 용어는 역사적 각주에 불과하게 되었습니다.새로운 쿼크 모델에서 다른 유형의 중간자는 때때로 더 짧은 용어(예: 파이몬의 파이온)에서 계속 언급되었지만 뮤온의 경우 더 짧은 이름을 유지했으며 이전의 "뮤메슨" 용어에서 다시는 적절하게 언급되지 않았습니다.

결국 뮤온을 핵 상호작용에 전혀 역할이 없는 단순한 "중전자"로 인식하게 된 것은 당시 노벨상 수상자 1세가 너무 부조화스럽고 놀라운 것처럼 보였습니다. I. 라비는 "누가 그걸 시켰지?"[10]라는 유명한 말을 했습니다.

로시-홀 실험(1941)에서 뮤온은 특수 상대성 이론에 의해 예측된 시간 팽창(또는 길이 수축)을 [11]처음으로 관찰하기 위해 사용되었습니다.

무온원

구름실에서 납을 통과하는 우주 광선 뮤온

지구 표면에 도착하는 뮤온은 우주선과 지구 [12]대기의 입자들의 충돌로 인한 붕괴 생성물로서 간접적으로 생성됩니다.

1분에 약 10,000개의 뮤온이 지구 표면의 제곱미터에 도달합니다; 이 대전된 입자들은 대기 상층의 분자들과 충돌하는 우주선의 부산물로서 형성됩니다.상대론적 속도로 이동하면서 뮤온은 다른 [13]원자에 의한 흡수나 편향의 결과로 약화되기 전에 바위와 다른 물질 속으로 수십 미터 침투할 수 있습니다.

우주선 양성자가 대기 상층의 원자핵에 충돌하면 파이온이 생성됩니다.이것들은 비교적 짧은 거리(미터) 내에서 뮤온(그들이 선호하는 붕괴 생성물)과 뮤온 중성미자로 붕괴됩니다.이러한 고에너지 우주선의 뮤온은 일반적으로 빛의 속도에 가까운 속도로 원래의 양성자와 거의 같은 방향으로 계속됩니다.상대론적 효과가 없는 수명은 최대 456미터(2.197 µs × ln(2) × 0.9997 × c)의 반생존 거리를 허용하지만, 특수 상대성 이론의 시간 팽창 효과는 (지구의 관점에서) 우주선 2차 뮤온이 지구 표면으로의 비행에서 생존할 수 있게 해줍니다.뮤온들은 지구의 틀에서 그들의 속도 때문에 더 긴 반감기를 갖습니다.반면, 뮤온의 관점(관성 프레임)에서 보면, 뮤온 프레임에서 수명은 영향을 받지 않지만, 길이 수축으로 인해 대기와 지구를 통과하는 거리는 지구 정지 프레임에서 이러한 거리보다 훨씬 짧습니다.두 효과 모두 빠른 뮤온의 거리에 따른 특이한 생존을 설명하는 동일한 방법입니다.

뮤온은 중성미자와 같이 특이하게 일반적인 물질에 침투하기 때문에 지하 깊은 곳(Soudan 2 감지기의 700미터)과 수중에서도 감지할 수 있으며, 그곳에서 그들은 자연 배경 이온화 방사선의 주요 부분을 형성합니다.우주 광선과 마찬가지로, 이 2차 뮤온 복사도 방향성이 있습니다.

입자 물리학자들은 뮤옹-2 [14]실험에 사용된 빔과 같은 뮤온 빔을 생성하기 위해 위에서 설명한 것과 같은 핵 반응(즉, 파이온 빔을 생성하기 위해 하드론-하드론 충격, 짧은 거리에 걸쳐 뮤옹-2 실험에 사용된 빔과 같은 뮤옹-2 실험에 사용되는 빔과 같은 뮤온 빔을 생성하기 위해 입자 물리학자들이 사용합니다.

뮤온 붕괴

뮤온의 가장 흔한 붕괴

뮤온은 불안정한 기본 입자로 전자나 중성미자보다 무겁지만 다른 모든 물질 입자보다는 가볍습니다.그들은 약한 상호작용을 통해 붕괴됩니다.렙톤 계열의 수는 매우 예상 밖의 즉각적인 중성미자 진동이 없을 때 보존되기 때문에, 뮤온 붕괴의 생성물 중성미자 중 하나는 뮤온형 중성미자이고 다른 하나는 전자형 반중성미자(아래에 자세히 설명된 바와 같이 반중성미자가 생성됨)여야 합니다.

전하가 보존되어야 하기 때문에 뮤온 붕괴의 생성물 중 하나는 항상 뮤온과 같은 전하의 전자(양의 뮤온이면 양전자)입니다.따라서 모든 뮤온은 적어도 전자 하나와 중성미자 두 개로 붕괴됩니다.때때로, 이러한 필수적인 생성물 이외에도, 순전하와 스핀이 0인 추가적인 다른 입자들(예를 들어, 광자 쌍 또는 전자-양전자 쌍)이 생성됩니다.

지배적인 뮤온 붕괴 모드(루이 미셸의 이름을 따서 미셸 붕괴라고 불리기도 함)는 가장 간단한 방법입니다. 뮤온은 전자, 전자 반중성미자, 뮤온 중성미자로 붕괴합니다.거울의 방식으로 안티몬은 대부분 상응하는 반입자인 양전자, 전자 중성미자, 뮤온 반중성미자로 붕괴됩니다.공식 용어로 표현하면, 이 두 붕괴는 다음과 같습니다.

μ → e + ν + ν
μ → e + ν + ν

(양성) 뮤온의 평균 수명 = /는 2.1969811±0.0000022μs입니다.뮤온과 안티뮤온 수명의 동일성은 [15]10분의4 1 이상으로 입증되었습니다.

금붕괴

특정 중성미자 없는 붕괴 모드는 운동학적으로 허용되지만, 중성미자가 질량과 진동을 가지고 있다고 하더라도, 모든 실용적인 목적을 위해 표준 모델에서는 금지되어 있습니다.렙톤 향료 보존에 의해 금지되는 예는 다음과 같습니다.

μ → e + γ

그리고.

μ → e + e + e

중성미자 질량을 고려하면, μ → e + π와 같은 붕괴는 표준 모델에서 기술적으로 가능하지만(예를 들어 가상 뮤온 중성미자가 전자 중성미자로 중성미자 진동하는 것에 의해), 그러한 붕괴는 매우 가능성이 낮으므로 실험적으로 관찰할 수 없습니다.10개의 뮤온50 붕괴 중 1개 미만이 그러한 붕괴를 일으킬 것입니다.

그러한 붕괴 모드의 관측은 표준 모델 이상의 이론에 대한 명확한 증거가 될 것입니다.그러한 붕괴 모드의 분기 분율에 대한 상한은 50년 이상 전에 시작된 많은 실험에서 측정되었습니다.μ → e + δ 분기 분율의 현재 상한은 MEG 실험에서 2009–2013년에 측정되었으며 4.2 x 10입니다.

이론붕괴율

참고 항목:미셸 모수

페르미의 황금률로부터 이어지는 뮤온 붕괴 폭은 에너지 차원을 가지며, 진폭의 제곱에 비례해야 하며, 따라서 페르미의 결합 상수의 제곱({\ G_ 에너지의 역 4제곱의 전체 차원을 갖습니다.차원 분석을 통해,[17][18] 이것은 sargent의 m에 대한μ 5차 권력 의존의 법칙으로 이어집니다.

서I ( ) = - - x ln ⁡ + 3 - {\ I) = 1 - x + - x 및:

2{\ x = {\mu는 전자에 전달되는 최대 에너지의 비율입니다.

뮤온 붕괴에서 전자의 붕괴 분포는 소위 미셸 매개변수를 사용하여 매개변수화되었습니다.이 네 개의 매개변수의 값은 입자 물리학의 표준 모델에서 명확하게 예측되므로 뮤온 붕괴는 약한 상호작용의 시공간 구조에 대한 좋은 검정을 나타냅니다.표준 모형 예측에서 벗어난 편차가 아직 발견되지 않았습니다.

뮤온의 붕괴의 경우, Michel 매개변수의 표준모형 값에 대한 예상되는 붕괴 분포는

여기서 는 뮤온의 편광 P {\ _}}와 붕괴-변형 운동량 벡터 사이의 각도이고, μ = {\ } = \ _}는 전방 방향으로 이동하는 뮤온의 분수입니다.전자 에너지 위에 이 식을 통합하면 딸 전자의 각 분포가 나타납니다.

극각에 걸쳐 통합된 전자 에너지 분포(x {\ x에 유효)는

전자가 방출되는 방향(극벡터)은 뮤온 스핀(축 벡터)의 반대쪽에 우선적으로 정렬되기 때문에 붕괴는 약한 상호작용에 의한 패리티 보존의 한 예입니다.이는 원래 시연에서 사용된 것과 기본적으로 동일한 실험적 서명입니다.일반적으로 표준 모형에서 모든 대전된 렙톤은 약한 상호작용을 통해 붕괴되고 마찬가지로 패리티 대칭을 위반합니다.

뮤온 원자

뮤온은 일반 원자에서 나타나지 않는 최초의 기본 입자였습니다.

음의 뮤온 원자

음의 뮤온은 일반 원자에서 전자를 대체함으로써 뮤온 원자(이전에는 뮤-메섹 원자라고 불림)를 형성할 수 있습니다.뮤온의 질량이 전자에 대해 관측된 것보다 훨씬 더 큰 국부적인 기저 상태 파동 함수를 제공하기 때문에 뮤온 수소 원자는 일반적인 수소 원자보다 훨씬 더 작습니다.다중 전자 원자에서 전자 중 하나만 뮤온으로 대체될 때 원자의 크기는 다른 전자에 의해 계속 결정되며 원자의 크기는 거의 변하지 않습니다.그럼에도 불구하고, 그러한 경우, 뮤온의 궤도는 전자의 원자 궤도보다 더 작고 핵에 훨씬 더 가깝습니다.

뮤온 수소의 분광학적 측정은 양성자 [19]반지름의 정확한 추정을 위해 사용되었습니다.이러한 측정의 결과는 수용된 값에서 발산되어 소위 양성자 반지름 퍼즐이 발생했습니다.나중에 이 퍼즐은 전자 수소의 양성자 반지름에 대한 새로운 개선된 측정이 [20]가능해졌을 때 그 해상도를 찾았습니다.

뮤온 헬륨은 헬륨-4에 있는 전자들 중 하나를 뮤온으로 치환함으로써 생성됩니다.뮤온은 핵에 훨씬 더 가깝게 공전하므로 뮤온 헬륨은 핵이 두 개의 중성자, 두 개의 양성자와 뮤온으로 구성된 헬륨의 동위 원소처럼 간주될 수 있습니다.뮤온의 질량이 0.1 달톤보다 약간 크기 때문에 구어적으로는 "헬륨 4.1"이라고 부를 수 있습니다.화학적으로, 짝을 이루지 않은 원자가 전자를 가진 뮤온 헬륨은 다른 원자들과 결합할 수 있고 비활성 헬륨 [21][22][23]원자보다 수소 원자처럼 행동합니다.

음의 뮤온을 가진 뮤온 중수소 원자는 뮤온이 새로운 원자를 떠나 다른 수소 분자에 융합을 유도한 후, 뮤온 촉매 융합 과정에서 핵융합을 겪을 수 있습니다.이 과정은 음의 뮤온이 헬륨 핵에 의해 포획될 때까지 계속되며, 뮤온은 붕괴될 때까지 남아있습니다.

기존 원자에 결합된 음의 뮤온은 전자 포획과 같은 과정에서 핵 내 양성자에 의한 약한 힘을 통해 포획(뮤온 포획)될 수 있습니다.이 경우 핵변환은 다음과 같은 결과를 가져옵니다.양성자는 중성자가 되고 뮤온 중성미자가 방출됩니다.

뮤온 양성 원자

양성 뮤온은 보통 물질에서 멈추면 두 양전하가 반발할 수 있기 때문에 양성자에 의해 포획될 수 없습니다.양성 뮤온은 원자핵에도 끌리지 않습니다.대신, 그것은 임의의 전자와 결합하고 이 전자와 함께 뮤오늄(mu) 원자로 알려진 특이한 원자를 형성합니다.이 원자 안에서 뮤온은 핵의 역할을 합니다.이러한 맥락에서 양성 뮤온은 양성자 질량의 9분의 1을 가진 수소의 유사동위원소로 간주될 수 있습니다.전자의 질량은 양성자와 뮤온의 질량보다 훨씬 작기 때문에 뮤오늄의 감소된 질량과 그 보어 반경은 수소의 질량에 매우 가깝습니다.따라서 이 결합된 뮤온-전자 쌍은 수소의 동위 원소(프로튬, 중수소 및 삼중수소)와 화학적으로 작용하는 짧은 수명의 "원자"로서 첫 번째 근사치로 처리될 수 있습니다.

양의 뮤온과 음의 뮤온 모두 뮤온과 반대로 대전된 파이온으로 구성된 짧은 수명의 파이무 원자의 일부가 될 수 있습니다.이 원자들은 1970년대에 브룩헤이븐 국립 연구소와 페르미랩의 [24][25]실험에서 관찰되었습니다.

비정상 자기 쌍극자 모멘트

변칙 자기 쌍극자 모멘트는 자기 쌍극자 모멘트의 실험적으로 관측된 값과 디랙 방정식에 의해 예측된 이론적 값의 차이입니다.이 값의 측정과 예측은 QED의 정밀 테스트에서 매우 중요합니다.브룩헤이븐의 E821 실험과[26] 페르밀랍의 뮤옹-2 실험은 뮤온이 고정 저장 고리에서 순환하면서 일정한 외부 자기장에서 뮤온 스핀의 세차운동을 연구했습니다.2021년에 보고된 Muong-2 협력:

뮤온 변칙 자기 모멘트의 값에 대한 예측은 세 부분을 포함합니다.

a = a + a + a

뮤온과 전자의 g인자 차이는 질량 차이 때문입니다.뮤온의 질량이 더 크기 때문에 표준 모델 약한 상호작용과 강입자와 관련된 기여로 인한 비정상적인 자기 쌍극자 모멘트의 이론적 계산에 대한 기여는 현재 정밀도에서 중요하지만 이러한 효과는 전자에 중요하지 않습니다.뮤온의 변칙적인 자기 쌍극자 모멘트는 또한 초대칭과 같은 표준 모델 이상의 새로운 물리학의 기여에 민감합니다.이러한 이유로 뮤온의 변칙적인 자기 모멘트는 [28]QED의 시험보다는 표준 모델을 넘어 새로운 물리학의 탐사선으로 사용됩니다.Muong-2, E821 자석을 사용한 페르미랩의 새로운 실험은 이 [29]측정의 정밀도를 향상시켰습니다.

2020년 170명의 물리학자로 구성된 국제 팀은 뮤온의 비정상적인 자기 [30][31]모멘트의 이론적 가치에 대한 가장 정확한 예측을 계산했습니다.

무옹-2

뮤옹-2는 페르미랩에서 뮤온의 비정상적인 자기 쌍극자 모멘트를 0.[32][33]14ppm의 정밀도로 측정하는 입자 물리학 실험으로, 표준 [34]모델의 민감한 테스트입니다.그것은 또한 완전히 새로운 [35]입자의 존재에 대한 증거를 제공할 수도 있습니다.

2021년, Muong-2 실험은 실험과 이론의 차이를 4.2 표준 [36]편차로 증가시킨 새로운 실험 평균의 첫 결과를 발표했습니다.

전기 쌍극자 모멘트

브룩헤이븐에서의 E821 실험에 의해 설정된 뮤온 전기 쌍극자 모멘트의μ 현재 실험 한계 d < 1.9 × 10−19 e·cm는 표준 모델 예측치보다 큰 크기입니다.0이 아닌 뮤온 전기 쌍극자 모멘트의 관측은 CP 위반의 추가적인 원인을 제공할 것입니다.페르밀랩의 실험으로부터 브룩헤이븐 한계보다 두 배나 더 큰 감도의 향상이 기대됩니다.

뮤온 방사선 촬영 및 단층 촬영

주요 기사:뮤온 단층촬영

뮤온은 X선이나 감마선보다 훨씬 더 깊이 침투하기 때문에 뮤온 이미징은 훨씬 더 두꺼운 물질이나 우주 광선 소스와 함께 사용될 수 있습니다.한 가지 예로, 차폐된 핵물질 및 폭발물 [37]또는 기타 밀수품을 탐지하기 위해 화물 컨테이너 전체를 이미지화하는 데 사용되는 상업적 뮤온 단층 촬영이 있습니다.

우주 광선 소스를 기반으로 한 뮤온 전송 방사선 촬영 기술은 1950년대 호주에서 터널의[38] 과하중 깊이를 측정하기 위해 처음 사용되었고 1960년대 [39]기자의 체프렌 피라미드에 숨겨진 방을 찾기 위해 사용되었습니다.2017년, 우주선 뮤온의 관측에 의한 큰 공극(최소 길이 30미터)의 발견이 [40]보고되었습니다.

2003년, Los Alamos National Laboratory의 과학자들은 뮤온 산란 단층 촬영이라는 새로운 영상 기술을 개발했습니다.뮤온 산란 단층 촬영을 사용하면 밀봉된 알루미늄 드리프트 [41]튜브와 같이 각 입자의 들어오는 궤적과 나가는 궤적이 모두 재구성됩니다.이 기술이 개발된 이후, 여러 회사들이 이 기술을 사용하기 시작했습니다.

2014년 8월, Decision Sciences International Corporation은 도시바로부터 후쿠시마 원자력 [42]단지를 매립하는 데 뮤온 추적 탐지기의 사용에 대한 계약을 체결했다고 발표했습니다.후쿠시마 다이이치 추적기는 원자로 노심의 분포를 보여주기 위해 몇 달 동안 뮤온 측정을 할 것을 제안했습니다.2014년 12월, 동경전력은 후쿠시마에서 두 가지 다른 뮤온 영상 기법인 1호기의 뮤온 스캔 방법(연료가 원자로 용기를 떠났을 수 있는 가장 심각한 손상을 입은 곳)과 [43]2호기의 뮤온 산란 방법을 사용할 것이라고 보고했습니다.일본의 국제원자력 폐로 IRID연구소와 고에너지가속기연구기구인 KEK는 이들이 1호기용으로 개발한 방법을 뮤온 투과법이라고 부르며 뮤온이 접촉하면 파장변환용 광섬유 1,200개가 빛을 [44]발합니다.한 달간의 자료 수집 후, 원자로 내부에 남아있는 연료 잔해의 위치와 양을 밝힐 것으로 기대됩니다.측정은 2015년 [45]2월에 시작되었습니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ "2018 CODATA Value: muon mass". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 20 May 2019.
  2. ^ "2018 CODATA Value: muon mass in u". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 14 September 2019.
  3. ^ "2018 CODATA Value: muon mass energy equivalent in MeV". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 14 September 2019.
  4. ^ a b Beringer, J.; et al. (Particle Data Group) (2012). "Leptons (e, mu, tau, ... neutrinos ...)" (PDF). PDGLive Particle Summary. Particle Data Group. Retrieved 12 January 2013.
  5. ^ a b Patrignani, C.; et al. (Particle Data Group) (2016). "Review of Particle Physics" (PDF). Chinese Physics C. 40 (10): 100001. Bibcode:2016ChPhC..40j0001P. doi:10.1088/1674-1137/40/10/100001. hdl:1983/989104d6-b9b4-412b-bed9-75d962c2e000. S2CID 125766528.
  6. ^ "2018 CODATA Value: muon-electron mass ratio". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 24 May 2019.
  7. ^ Street, J.; Stevenson, E. (1937). "New evidence for the existence of a particle of mass intermediate between the proton and electron". Physical Review. 52 (9): 1003. Bibcode:1937PhRv...52.1003S. doi:10.1103/PhysRev.52.1003. S2CID 1378839.
  8. ^ Yukawa, Hideki (1935). "On the interaction of elementary particles" (PDF). Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan. 17 (48): 139–148.
  9. ^ Alvarez, Luis W. (11 December 1968). "Recent developments in particle physics" (PDF). Nobel Lecture. Retrieved 17 July 2017.
  10. ^ Bartusiak, Marcia (27 September 1987). "Who ordered the muon?". Science & Technology. The New York Times. Retrieved 30 August 2016.
  11. ^ Self, Sydney (2018). "APPLICATION OF GENERAL SEMANTICS TO THE NATURE OF TIME HISTORY". A Review of General Semantics. 75 (1–2): 162–166.
  12. ^ Demtröder, Wolfgang (2006). Experimentalphysik. Vol. 1 (4 ed.). Springer. p. 101. ISBN 978-3-540-26034-9.
  13. ^ Wolverton, Mark (September 2007). "Muons for peace: New way to spot hidden nukes gets ready to debut". Scientific American. 297 (3): 26–28. Bibcode:2007SciAm.297c..26W. doi:10.1038/scientificamerican0907-26. PMID 17784615.
  14. ^ "Physicists announce latest muon g-2 measurement" (Press release). Brookhaven National Laboratory. 30 July 2002. Archived from the original on 8 April 2007. Retrieved 14 November 2009.
  15. ^ Bardin, G.; Duclos, J.; Magnon, A.; Martino, J.; Zavattini, E. (1984). "A New Measurement of the Positive Muon Lifetime". Phys Lett B. 137 (1–2): 135–140. Bibcode:1984PhLB..137..135B. doi:10.1016/0370-2693(84)91121-3.
  16. ^ Baldini, A.M.; et al. (MEG collaboration) (May 2016). "Search for the lepton flavour violating decay μμ+ → e+γ with the full dataset of the MEG experiment". arXiv:1605.05081 [hep-ex].
  17. ^ Kabbashi, Mahgoub Abbaker (August 2015). Muon Decay Width and Lifetime in the Standard Model (PDF) (MSc). Sudan University of Science and Technology, Khartoum. Retrieved 21 May 2021.
  18. ^ a b Klasen, M.; Frekers, D.; Kovařík, K.; Scior, P.; Schmiemann, S. (2017). "Einführung in das Standardmodell der Teilchenphysik - Sheet 10" (PDF). Retrieved 21 May 2021.
  19. ^ Antognini, A.; Nez, F.; Schuhmann, K.; Amaro, F. D.; Biraben, F.; Cardoso, J. M. R.; et al. (2013). "Proton Structure from the Measurement of 2S-2P Transition Frequencies of Muonic Hydrogen" (PDF). Science. 339 (6118): 417–420. Bibcode:2013Sci...339..417A. doi:10.1126/science.1230016. hdl:10316/79993. PMID 23349284. S2CID 346658.
  20. ^ Karr, Jean-Philippe; Marchand, Dominique (2019). "Progress on the proton-radius puzzle". Nature. 575 (7781): 61–62. Bibcode:2019Natur.575...61K. doi:10.1038/d41586-019-03364-z. ISSN 0028-0836. PMID 31695215. S2CID 207912706.
  21. ^ Fleming, D. G.; Arseneau, D. J.; Sukhorukov, O.; Brewer, J. H.; Mielke, S. L.; Schatz, G. C.; Garrett, B. C.; Peterson, K. A.; Truhlar, D. G. (28 January 2011). "Kinetic Isotope Effects for the Reactions of Muonic Helium and Muonium with H2". Science. 331 (6016): 448–450. Bibcode:2011Sci...331..448F. doi:10.1126/science.1199421. PMID 21273484. S2CID 206530683.
  22. ^ Moncada, F.; Cruz, D.; Reyes, A (2012). "Muonic alchemy: Transmuting elements with the inclusion of negative muons". Chemical Physics Letters. 539: 209–221. Bibcode:2012CPL...539..209M. doi:10.1016/j.cplett.2012.04.062.
  23. ^ Moncada, F.; Cruz, D.; Reyes, A. (10 May 2013). "Electronic properties of atoms and molecules containing one and two negative muons". Chemical Physics Letters. 570: 16–21. Bibcode:2013CPL...570...16M. doi:10.1016/j.cplett.2013.03.004.
  24. ^ Coombes, R.; Flexer, R.; Hall, A.; Kennelly, R.; Kirkby, J.; Piccioni, R.; et al. (2 August 1976). "Detection of π−μ coulomb bound states". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 37 (5): 249–252. doi:10.1103/physrevlett.37.249. ISSN 0031-9007.
  25. ^ Aronson, S. H.; Bernstein, R. H.; Bock, G. J.; Cousins, R. D.; Greenhalgh, J. F.; Hedin, D.; et al. (19 April 1982). "Measurement of the rate of formation of pi-mu atoms in decay". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 48 (16): 1078–1081. Bibcode:1982PhRvL..48.1078A. doi:10.1103/physrevlett.48.1078. ISSN 0031-9007.
  26. ^ "The Muon g-2 Experiment Home Page". G-2.bnl.gov. 8 January 2004. Retrieved 6 January 2012.
  27. ^ Abi, B.; Albahri, T.; Al-Kilani, S.; Allspach, D.; Alonzi, L.P.; Anastasi, A.; et al. (2021). "Measurement of the Positive Muon Magnetic Moment to 0.46 ppm". Phys Rev Lett. 126 (14): 141801. arXiv:2104.03281. Bibcode:2021PhRvL.126n1801A. doi:10.1103/PhysRevLett.126.141801. PMID 33891447.
  28. ^ Hagiwara, K; Martin, A; Nomura, D; Teubner, T (2007). "Improved predictions for g−2 of the muon and αQED(MZ2)". Physics Letters B. 649 (2–3): 173–179. arXiv:hep-ph/0611102. Bibcode:2007PhLB..649..173H. doi:10.1016/j.physletb.2007.04.012. S2CID 118565052.
  29. ^ "Revolutionary muon experiment to begin with 3,200 mile move of 50 foot-wide particle storage ring" (Press release). 8 May 2013. Retrieved 16 March 2015.
  30. ^ Pinson, Jerald (11 June 2020). "Physicists publish worldwide consensus of muon magnetic moment calculation". Fermilab News. Retrieved 13 February 2022.
  31. ^ Aoyama, T.; et al. (December 2020). "The anomalous magnetic moment of the muon in the Standard Model". Physics Reports. 887: 1–166. arXiv:2006.04822. Bibcode:2020PhR...887....1A. doi:10.1016/j.physrep.2020.07.006. S2CID 219559166.
  32. ^ "Muon g − 2 Experiment" (main page). Fermilab. Retrieved 26 April 2017.
  33. ^ Miller, Katrina (10 August 2023). "Physicists Move One Step Closer to a Theoretical Showdown - The deviance of a tiny particle called the muon might prove that one of the most well-tested theories in physics is incomplete. + comment". The New York Times. Archived from the original on 11 August 2023. Retrieved 11 August 2023.
  34. ^ Keshavarzi, Alex; Khaw, Kim Siang; Yoshioka, Tamaki (22 January 2022). "Muon g − 2: A review". Nuclear Physics B. 975: 115675. arXiv:2106.06723. Bibcode:2022NuPhB.97515675K. doi:10.1016/j.nuclphysb.2022.115675. S2CID 245880824.
  35. ^ Gibney, Elizabeth (13 April 2017). "Muons' big moment could fuel new physics". Nature. 544 (7649): 145–146. Bibcode:2017Natur.544..145G. doi:10.1038/544145a. PMID 28406224. S2CID 4400589.
  36. ^ Abi, B.; et al. (Muon g−2 Collaboration) (7 April 2021). "Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 0.46 ppm". Physical Review Letters. 126 (14): 141801. arXiv:2104.03281. Bibcode:2021PhRvL.126n1801A. doi:10.1103/PhysRevLett.126.141801. PMID 33891447. S2CID 233169085.
  37. ^ "Decision Sciences Corp". Archived from the original on 19 October 2014. Retrieved 10 February 2015.[무제한 검증]
  38. ^ George, E.P. (1 July 1955). "Cosmic rays measure overburden of tunnel". Commonwealth Engineer: 455.
  39. ^ Alvarez, L.W. (1970). "Search for hidden chambers in the pyramids using cosmic rays". Science. 167 (3919): 832–839. Bibcode:1970Sci...167..832A. doi:10.1126/science.167.3919.832. PMID 17742609.
  40. ^ Morishima, Kunihiro; Kuno, Mitsuaki; Nishio, Akira; Kitagawa, Nobuko; Manabe, Yuta (2017). "Discovery of a big void in Khufu's Pyramid by observation of cosmic-ray muons". Nature. 552 (7685): 386–390. arXiv:1711.01576. Bibcode:2017Natur.552..386M. doi:10.1038/nature24647. PMID 29160306. S2CID 4459597.
  41. ^ Borozdin, Konstantin N.; Hogan, Gary E.; Morris, Christopher; Priedhorsky, William C.; Saunders, Alexander; Schultz, Larry J.; Teasdale, Margaret E. (2003). "Radiographic imaging with cosmic-ray muons". Nature. 422 (6929): 277. Bibcode:2003Natur.422..277B. doi:10.1038/422277a. PMID 12646911. S2CID 47248176.
  42. ^ "Decision Sciences awarded Toshiba contract for Fukushima Daiichi Nuclear Complex project" (Press release). Decision Sciences. 8 August 2014. Archived from the original on 10 February 2015. Retrieved 10 February 2015.
  43. ^ "Tepco to start "scanning" inside of Reactor 1 in early February by using muons". Fukushima Diary. January 2015.
  44. ^ "Muon measuring instrument production for "muon permeation method" and its review by international experts". IRID.or.jp.
  45. ^ "Muon scans begin at Fukushima Daiichi". SimplyInfo. 3 February 2015.

추가열람

외부 링크