… από το μιόνιουμ στο αντι-μιόνιουμ

Το μιόνιουμ είναι ένα εξωτικό άτομο που αποτελείται από ένα αντιμιόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Ανακαλύφθηκε το 1960 από τον Vernon W. Hughes και του δόθηκε το χημικό σύμβολο Mu. Ο χρόνος ζωής του είναι όσο και ο χρόνος ζωής του αντιμιονίου, 2,2 μs. Στην σύντομη διάρκεια της ζωής του το μιόνιουμ μπορεί να σχηματίσει ενώσεις όπως το χλωριούχο μιόνιουμ (MuCl) ή το ‘μιονιούχο’ νάτριο (NaMu). Επειδή η μάζα του αντιμιονίου είναι 207 φορές μεγαλύτερη από την μάζα του ηλεκτρονίου, το μιόνιουμ ( : μ⁺e⁻) μοιάζει περισσότερο με το άτομο του υδρογόνου (p⁺e⁻) παρά με το ποζιτρόνιουμ (e⁺e⁻). Η ακτίνα Bohr και η ενέργεια ιονισμού του μιόνιουμ είναι πολύ κοντά στις αντίστοιχες τιμές του υδρογόνου και ως εκ τούτου μπορεί να θεωρηθεί ως ένα εξωτικό ελαφρύ ισότοπο του υδρογόνου.

Yπάρχει και το αντίστοιχο άτομο αντιύλης, το αντι-μιόνιουμ ( : μ⁻e⁺), που συνίσταται από ένα μιόνιο και ένα ποζιτρόνιο (αντι-ηλεκτρόνιο).

Το μιόνιο (συμβολίζεται με μ^–) είναι στοιχειώδες σωματίδιο παρόμοιο με το ηλεκτρόνιο, με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο -1 και σπιν 1⁄2. Μαζί με το ηλεκτρόνιο, το ταυ λεπτόνιο, και τα τρία νετρίνα, είναι ταξινομημένο ως λεπτόνιο. Πρόκειται για ασταθές σωματίδιο και έχει τη δεύτερη πιο μακροχρόνια μέση διάρκεια ζωής (2.2 µs), μετά από το νετρόνιο (~15 λ.). Ο συνήθης τρόπος διάσπασής του είναι: . Όπως όλα τα στοιχειώδη σωματίδια, το μιόνιο έχει ένα αντίστοιχο αντισωμάτιο αντίθετου φορτίου αλλά ίσης μάζας, spin και χρόνου ζωής. Tο αντιμιόνιο, που ονομάζεται και θετικό μιόνιο, συμβολίζεται με μ⁺ και διασπάται ως: .

H αυθόρμητη μετάβαση του εξωτικού ατόμου μιόνιουμ ( : μ⁺e⁻) προς το αντίστοιχο άτομο αντιύλης, αντι-μιόνιουμ ( : μ⁻e⁺), είναι μια ενδιαφέρουσα φαινομενολογική δυνατότητα.
Αν η μετάβαση προς είναι δυνατή, τότε θα παραβιαζόταν ο αριθμός γεύσης των λεπτονίων, ο οποίος σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων διατηρείται. Έτσι θα υπήρχε μια ξεκάθαρη απόδειξη νέας φυσικής πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο. Δεδομένου ότι σχεδιάζονται νέα πειράματα για την μελέτη της εν λόγω μετάβασης, οι φυσικοί Takeshi Fukuyama et al στην εργασία τους με τίτλο ‘Models of the Muonium to Antimuonium Transition‘, εξέτασαν νέα μοντέλα φυσικής και διερεύνησαν τις προβλέψεις που κάνουν σχετικά με την μετάβαση προς .

Τα τελευταία πειράματα που διερεύνησαν άμεσα την μετάβαση από μιόνιουμ σε αντιμιόνιουμ έγιναν στα τέλη της δεκαετίας του 1990 [New Bounds from Searching for Muonium to Antimuonium Conversion]. Τα επόμενα πειράματα έδωσαν αποτελέσματα που σχετίζονται έμμεσα με αυτή την μετάβαση, όπως μετρήσεις τιμών παραμέτρων της ταλάντωσης νετρίνων και περιορισμούς στα νέα σωματίδια που προβλέπονται από τα μοντέλα παραβίασης της γεύσης των λεπτονίων και υιοθετούν την δυνατότητα της μετάβασης προς .

Με βάση αυτά τα πειραματικά αποτελέσματα, ο Fukuyama και οι συνεργάτες του αξιολόγησαν αρκετά μοντέλα φυσικής πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου ​​και προσδιόρισαν τους χώρους των παραμέτρων όπου τα μελλοντικά πειράματα θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν -ή να αποκλείσουν- την μετάβαση για ένα δεδομένο μοντέλο. Για παράδειγμα, σε μια κατηγορία μοντέλων που είναι γνωστά ως μοντέλα radiative neutrino mass, η ομάδα διαπίστωσε ότι το μοντέλο που ονομάζεται Zee-Babu δίνει μεγαλύτερες πιθανότητες να συμβεί μια μετάβαση από μιόνιουμ σε αντιμιόνιμουμ.

Τα μελλοντικά πειράματα που προγραμματίζονται σε Ιαπωνία και Κίνα για την αναζήτηση αυτής της εξωτικής ατομικής μετάβασης θα είναι σε θέση να ελέγξουν οριστικά και αμετάκλητα τέτοιου είδους θεωρητικά μοντέλα.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v15/s9

Κατηγορίες:ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: ΜΙΟΝΙΟ, PHYSICS