Содержание
Что это за частицы?
Мюоны — это элементарные частицы, образованные космическими лучами в верхних слоях атмосферы Земли.
Мюоны в изобилии производятся космическими лучами в верхних слоях атмосферы Земли. Достаточно сказать, что каждую минуту через наше тело проходит 10 тысяч мюонов.
Эти частицы имеют свойства, очень похожие на более известный электрон, но имеют массу в 207 раз большую. Кроме того, в отличие от электрона (стабильной частицы), мюоны нестабильны.
Например, отрицательно заряженный мюон быстро распадается на электрон, электронное антинейтрино и мюонное нейтрино.
Мюоны имеют высокие скорости, более 99% скорости света, но тем не менее не могут пройти даже километр за 2,2 мкс (2,2 мкс умножить на с = 660 м).
Однако, поскольку время их распада распределено статистически, существуют мюоны, которые «живут» достаточно долго, чтобы достичь поверхности Земли до того, как они распадутся.
Впечатляющие исследования по всему миру
Мюон является предметом впечатляющих исследований в различных физических лабораториях по всему миру, потому что то, как он распадается, и все его другие свойства позволяют нам лучше понять так называемую Стандартную модель — теорию, описывающую более глубокие свойства материи.
Свет звезд и то, что мы видим своими глазами, является результатом электромагнитной силы, действующей между протонами и электронами, тогда как тепло, выделяемое Солнцем и всеми звездами, происходит от силы, называемой «сильной» и «слабой», который действует на протоны и нейтроны, чтобы сплавить их вместе.
Темная материя: тайна продолжается
Короче говоря, все, чем мы являемся и что мы видим в огромной вселенной, происходит от свойств частиц, которые физики изучают уже много лет. Но хотя Стандартная модель способна точно описать взаимодействие между различными частицами, великие тайны остаются открытыми.
Физики с большим энтузиазмом изучают эти великие тайны, пытаясь разработать модель реальности, адекватно объясняющую даже эти до сих пор не объясненные аспекты Стандартной модели.
Может показаться, что то, чем занимаются физики элементарных частиц, далеко от конкретного мира повседневной жизни.
Почти нереальный мир, состоящий из невидимых частиц, присутствие которых «улавливается» только сложными и очень дорогими инструментами, такими как ускорители ЦЕРН в Женева, Швейцария, Гран-Сассо и в десятках других лабораторий США, России, Китая и др.
Вместо этого наша повседневная физическая реальность решительно зависит от этих нескольких частиц и четырех фундаментальных взаимодействий (электромагнитного, сильного, слабого и гравитационного).
Практическое применение
А теперь давайте спросим себя: есть ли практическое применение у мюонов? Ответ, конечно да!
В отличие от электронов (поглощаемых камнями через несколько сантиметров), мюоны благодаря своей массе могут пересечь сотни метров камня, прежде чем будут поглощены.
Результаты мюонного сканирования пирамиды Хеопса
Мюонный сканер
Точно так же, как с помощью рентгеновских лучей мы можем заглянуть внутрь небольших объектов или получить изображения нашего скелета, с помощью мюонов мы можем заглянуть внутрь гораздо более крупных объектов, таких как вулканы или пирамиды.
Большее или меньшее количество мюонов, которые регистрируются (после прохождения структуры), позволяет сказать, состоит ли пересекаемый объект только из камня или также содержит какую-либо полость.
Таким образом, в настоящее время удерживаются под контролем несколько вулканов, в том числе Везувий, и удалось обнаружить тайную полость внутри пирамиды Хеопса.
Вот как частица, невидимая для наших глаз (но не для приборов), может иметь важные применения, которые даже нельзя было вообразить, когда она была открыта в 1936 году.
Часто задаваемые вопросы
Они повсюду. Двигаясь со скоростями, близкими к скорости света, мюоны падают на Землю со всех сторон . Каждая область поверхности планеты размером примерно с ладонь подвергается воздействию примерно одного мюона в секунду, и частицы могут проходить через сотни метров твердого материала, прежде чем будут поглощены.
В 1936 году физик Карл Андерсон экспериментировал с космическими лучами и каталогизировал обнаруженную частицу.
В отличие от электрона мюон нестабилен. Мюоны гораздо более быстротечны, т.е. их период полураспада составляет всего 2 микросекунды. Вот почему мы не везде видим мюоны, и именно поэтому в атомах есть электроны, а не мюоны.
Мюоны — это те частицы , которые не построены из других частиц , т. е. являются элементарными частицами.
Они возникают, когда высокоэнергетические частицы, называемые космическими лучами, сталкиваются с атомами в атмосфере Земли.
Вулканологи и инженеры-ядерщики открывают новые возможности использования техники, называемой мюографией, которая использует мюоны для исследования внутренней части плотных структур.
