Атомы мюонные

Мюонные атомы. Мюонный атом получают, заменяя электрон в атоме отрицательным мюоном. Масса мюона в 207 раз больше массы электрона, поэтому он располагается в 207 раз ближе к ядру, чем замещенный им электрон. Энергия связи мюона в 207 раз больше энергии связи электрона в атоме, и фотоны характеристического рентгеновского излучения, испускаемого мюонами при переходе с одной орбиты на другую, имеют энергию порядка 1 МэВ. Они легко регистрируются прецизионными у-спектрометрами, используемыми в ядерной физике. [c.89]

Процесс захвата отрицательного мюона происходит следующим образом. Благодаря ионизационному торможению он быстро теряет свою скорость и, оказавшись вблизи ядра, захватывается им на одну из орбит, подобных тем, на которых находятся электроны атома, с той только разницей, что радиусы мюонных орбит в /Иц/те 200 раз меньше электронных. Такая система называется ц-атомом, она ведет себя аналогично обычному атому. Подобно электронам в атоме мюоны в ц-атоме могут переходить с одной орбиты на другую. При этом меняется энергетическое состояние системы. [c.172]

У мюонного атома, получаемого в результате замещения в атоме водорода (Z = 1) электрона на отрицательный мюон, радиус боровской орбиты в 186 раз меньше, а ионизационный потенциал в 186 раз больше значений соответствующих величин у атома водорода. Частоты спектральных линий также увеличиваются в 186 раз по сравнению с частотами спектральных линий атома водорода, испускаемых при аналогичных переходах п п. Это означает, что переходы между низшими энергетическими уровнями приводят к излучению в рентгеновской области спектра. [c.196]

У мюонных атомов с большим значением Z (т. е. с очень тяжелыми ядрами) можно пренебречь поправкой на приведенную массу и в формулах 30 учитывать лишь замену массы электрона на массу мюона. Поэтому боровский радиус тяжелых [c.196]

Мюонные атомы имеют конечное время жизни, определяемое временем жизни х -мюона ( 2,2 мкс). Обычно наряду с мюоном в атомной оболочке присутствуют и электроны, но их роль пренебрежимо мала, потому что мюон в среднем находится значительно ближе к ядру, чем электроны. После захвата -мюона на сравнительно дальнюю орбиту (возбужденное состояние) мюонные атомы переходят в основное состояние с испусканием квантов электромагнитного излучения или безызлучательно с выбросом электронов из оболочки атома. [c.197]

Эксперимент подтвердил это отличие (Р. Куш и др., 1949). Аналогичная поправка обнаружена у мюона. В атоме водорода без пере-нормировочных поправок уровни 2si/, и оказывались совпадающими. Тонкие радиочастотные методы позволили с большой точностью измерить малое (порядка 10 МГц л 4-10" эВ) расщепление А лэмб этих уровней (лэмбовский сдвиг, В. Лэмб, Р. Резерфорд, 1947). Теоретический расчет дал расщепление, с точностью до четырех знаков совпадающее с экспериментальным. [c.341]

Эксперименты по проверке квантовой электродинамики четко разделяются на две группы. В первую группу входят радиоспектроскопические измерения с высокой (до 2-10 %) точностью низкоэнергетических эффектов. Важнейшими из этих эффектов являются рассмотренные в 6, п. 8 поправки к магнитным моментам электрона и мюона, а также лэмбовский сдвиг уровней в атоме водорода. Во вторую группу входят опыты при высоких энергиях и больших [c.394]

Чтобы представить себе роль слабых взаимодействий более наглядно, попробуем вообразить, каким бь[ был мир при отсутствии тех или иных взаимодействий. В мире без сильных взаимодействий не претерпели бы существенных изменений квантовая электродинамика и вся физика лептонов. И комптон-эффект, и распад мюона протекали бы так же, как и в обычном мире. Но вот сильно взаимодействующих частиц либо не стало бы вовсе, либо вместо них появились бы совершенно другие частицы. Поэтому мир в целом был бы совершенно иным во всей доступной нам области масштабов. Если бы исчезли электромагнитные взаимодействия, то атомные ядра и сильно взаимодействующие частицы остались бы, хотя и в исковерканном виде (или, если хотите, в виде, не исковерканном электромагнитными взаимодействиями). Протон и нейтрон стали бы совершенно неотличимыми друг от друга. Точно так же одинаковыми стали бы частицы внутри каждого изотопического мультиплета (например, три пиона). Начиная же с атомных масштабов и выше, мир изменился бы до полной неузнаваемости. Не стало бы ни молекул, ни атомов, ни электромагнитного излучения. Тем самым не стало бы и привычных нам макроскопических веществ. [c.397]

Упомянем еще об одной реакции, вызываемой слабыми взаимодействиями, а именно, о захвате отрицательных мюонов ядрами. Такой мюон, попадая в вещество, легко (ему не мешает принцип Паули) проникает сквозь электронные оболочки атома и садится на свою собственную /С-оболочку, радиус которой в двести раз меньше радиуса соответствующей электронной оболочки за счет большей массы мюона. В результате мюон оказывается в непосредственной окрестности ядра и проводит внутри него заметную долю своего времени. Это делает весьма вероятной реакцию fi -захвата [c.424]

МЮ-АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ — совокупность реакций, происходящих при образовании и столкновениях мюонных атомов с ядрами атомов вещества. Скорости образования р-атомов весьма велики, 10l 2

плотность вещества, Z — заряд ядер (в единицах заряда протона) его атомов, JVq = = 4,25 10 см плотность жидкого водорода. Мюонные атомы образуются в реакциях [c.224]

Наиб, изучены р-атомные процессы с участием мюонных атомов изотопов водорода рр, dp и tp. Согласно расчётам, они образуются в состояниях с гл. квантовым числом п a 14 с вероятностью ге . При их столкновениях с ядрами др. изотопов возможны след, процессы перезарядка из возбуждённых состояний п, напр. (dp)n t — (tp) -(- d, и оже-девозбуждение на уров- [c.224]

Особый интерес представляет процесс штарковского смешивания 2s — 2р состояний ц-атомов водорода рр, и гелия (pHe) ", в к-рых эффекты поляризации вакуума снимают вырождение их 2s- и 2р-состояний (см. Мюонный атом), Штарковское перемешивание 2s- и 2р-состояний приводит, в частности, к быстрой гибели 2s-состояний за счёт быстрых (скорость 10 X Z с ) радиац, переходов 2р Is. Существ, роль при этом играют процессы образования кластеров типа [c.224]

Совокупность перечисленных процессов приводит к тому, что все р-атомы водорода и гелия за время жизни мюона успевают перейти в основное Is-состояние. В этом состоянии возможны упругое рассеяние типа [c.224]

В жидком водороде в реакции рр -р Hj —> [(ppp)pe]+-f--р е успевает образоваться мюонная молекула ррр, к-рая становится ядром р-молекулярного комплекса [(ррр)ре] ". Процесс р-захвата происходит при этом из орто-состояния мюонной молекулы ррр, и его скорость втрое превышает скорость р-захвата для случая статистической смеси орто- и пара-состояний мюонных атомов рр. [c.224]

При столкновениях др. мюонных атомов изотопов водорода с молекулами водорода образуются соответству- i ющие мюонные молекулы, т. е. молекулярные ионы, состоящие из двух ядер и р, к-рые становятся тяжёлым ядром р-молекулярного комплекса. При нерезонансном образовании мюонных молекул их энергия связи передаётся электрону конверсии, напр. [c.224]

В отличие от адронных атомов пребывание р" в ядре не приводит к исчезновению М. а. (захвату мюона ядром), поскольку мюоны взаимодействуют с нуклонами ядер значительно слабее, чем адроны. Поэтому время жизни М. а. определяется временем жизни свободного мюона Т(, = 2,2-10 с. Однако с увеличением заряда ядра слабое взаимодействие мюона с ядром возрастает. Для лёгких элементов вероятность захвата мюона ядром [Z р - (Z — 1) + растёт пропорционально Z и уже при Z ж 10 сравнивается с вероятностью распада свободного мюона. При больших Z рост вероятности и-захвата замедляется, а при Z = 70—90 время жизни М. а. т 10" с, т. е. примерно в 20 раз меньше [c.229]

М. а. образуются при захвате мюонов кулоновским полем ядра Z.Upn этом из электронной оболочки атома выбивается один или неск. электронов (обычно внешних). М. а. образуются вначале в возбуждённых состояниях и за время порядка —lO i с переходят в осн. состояние, освобождая энергию в виде рентгеновских и у-квантов или передавая её оже-электронам. Измеряя энергии радиац. переходов в тяжёлых М. а., можно получить информацию о распределении зарядов в ядре, а также о его размерах и форме. Иногда возможны безызлучательные переходы с передачей энергии на возбуждение ядра. [c.229]

Из-за малых размеров и электронейтральности мезоатомы водорода ведут себя подобно нейтронам они свободно проникают сквозь электронные оболочки атомов и подходят на близкие расстояния к их ядра.м. При этом происходят многообразные р-атомные и р-молеку-лярные процессы перехват мюонов ядрами более тяжёлых изотопов рр б —г бр р, бр 1 1р - - б образование мюонных молекул бр - р — рбр и т. д. Образование мюонных молекул является решающим условием протекания М. к. В принципе (благодаря экранировке кулоновского поля ядра мюонов в мезоатоме водорода и значит, уменьшению ширины кулоновского барьера) реакции синтеза могли бы протекать на лету, т. е. при столкновениях свободных мезоатомов с ядрами изотопов водорода (напр., бр -(- Р Не + р", бр -Ь б Не + п 4- р"). Однако в мюонных молекулах ядра удалены друг от друга на расстояние порядка удвоенного боровского радиуса мезоатома 2Г(, 5 10" 229 [c.229]

Мезонные теории ядерных сил строятся по аналогии с квантовой электродинамикой. Как известно, в квантовой электродинамике электромагнитное поле рассматривается совместно со связанными с ним частицами — фотонами. Оно как бы состоит из фотонов, которые являются его квантами. Энергия поля равна сумме энергии квантов. Фотоны возникают (исчезают) при испускании (поглощении) электромагнитного излучения (например,. света). Источником фотонов является электрический заряд. Взаимодействие двух зарядов сводится к испусканик> фотона одним зарядом и поглощению его другим. При такой постановке вопроса становится возможным рассмотрение новых, явлений, относящихся к классу взаимодействий излучающих систем с собственным полем излучения. Этим путем удается,, например, объяснить аномальный магнитный момент электрона и мюона (см. 10, п. 3 И, п. 6), лэмбовский сдвиг уровней в тонкой структуре атома водорода и ряд других тонких эффектов. [c.9]

Позитроний и мюоний. Позитронием называется водороподобная система, состоящая из позитрона и электрона е . Позитрон имеет массу электрона и единичный положительный заряд. Для этой системы Z = 1, а приведенная масса почти в два раза меньше приведенной массы для атома водорода. Поэтому радиус боров-ской орбиты у позитрония в два раза больше, а ионизационный потенциал в два раза меньше, чем соответствующие значения у атома водорода. [c.196]

Мюоний состоит из положительного мюона и электрона. Мюон аналогичен по своим свойствам позитрону, но имеет массу, примерно в 207 раз большую массы позитрона. Он относится, так же как позитрон и электрон, к классу частиц, называемых лептонами, которые не участвуют в сильных взаимодействиях. Мюон нестаби.пен, и его время жизни равно примерно 2,2 мкс. Для мюона Z = 1, а приведенная масса практически равна приведенной массе атома водорода. Поэтому боровский радиус и ионизационный потенциал у мю-ония практически равны соответствующим величинам атома водорода. [c.196]

Мюонные атомы. Таким термином обозначаются атомы, заряд ядра которых Ze, а электрон замещен отрицательным мюоном Масса и время жизни отрицательного мюона равны соответствующим величинам по-ложительрюго мюона, а его заряд имеет отрицательный знак. Все формулы 30, 31 остаются для мюонных aioMOB без изменения, надо лишь в них заменить массу электрона на массу отрицательного мюона, которая в 207 раз больше. В результате получается, что входящая в формулы приведенная масса увеличивается в 186 раз. [c.196]

Водородоподобными атомами и системами называются структуры, состоящие из двух точечных масс, между которыми действуют злектрические силы притяжения. К ним относятся водородоподобные ионы и изотопы водорода, позитроний и мюоний, мюонные атомы, адронные атомы. [c.197]

Мезоатомами называются атомы, у которых один из электронов заменен мюоном (см. гл. VII, 3) — отрицательно заряженной частицей с массой т , в 207 раз большей массы электрона и подобно электрону не участвующей в ядерных взаимодействиях. За счет соотношения неопределенностей (1.20) мюон в низшем энергетическом состоянии (на К-оболочке) в среднем находится в 207 раз ближе к центру ядра, чем электрон (в аналогичном состоянии). Поэтому такой мюон с заметной вероятностью находится внутри ядра, где- потенциал существенно меньше кулоновского по абсолютной величине. Это приводит к уменьшению энергии связи мюона. Величина этого уменьшения зависит от R j,. О масштабах этой зависимости можно судить, например, по тому, что в мезоатоме свинца энергия связи /С-уровня мюона уменьшается за счет нето-чечности ядра на 6,5 МэВ. [c.56]

Из (7.97) видно, что при увеличении приведенной массы в п раз энергии уровней водородоподобного атома в п раз увеличатся, а радиусы соответствующих орбит в п раз уменьшатся. Например, у позитрона приведенная масса равна т/2, так что энергия его уровней вдвое меньше, чем уровней атома водорода, а орбиты — вдвое больше. Напротив, у мезоводорода энергии уровней в двести раз больше, чем у обычного водорода, а радиусы орбит — в двести раз меньше. Малость орбит мезоатомов приводит ко многим интересным эффектам. Медленный отрицательный мюон легко проникает сквозь атомную оболочку и садится на свою /С-оболочку в непосредственной близости от ядра. В тяжелых ядрах радиус орбиты мюона становится сравнимым с радиусом ядра. Поэтому мюон основную часть времени проводит внутри ядра и тем самым чувствует его форму. Действительно, для ядра с атомным номером Z = 40 радиус мюонной К-орбиты равен 6-10 см, что примерно соответствует радиусу R ядра циркония R ж6-10 см). [c.342]

К. д. наблюдается для легких примесных частиц (атомов II или мюонов) в металлах, а также для разл, точечных дефектов в гелии твёрдом (вакапснй, изотопич. примесей, перегибов па дислокациях, дефектов поверхности). В последнем случае К. д. существенна для объяснения кристаллизационных волн. Для нек-рых точечных дефектов К. д. происходит только вдоль онредел. осей или плоскосте кристалла, а диффузия вдоль остальных направлений является чисто классической, К. д, приводит также к особеииостям внутр. трения в квантовых кристаллах. [c.268]

Развитие получает также мюонная химия сложных атомов. Напр., при захвате р на орбиту мезоатомов неона ц аргона образуются мезоатомы соответственно с электронными оболочками атомов фтора и хлора. Взаимодействие спинов мюона и нераспаренного электрона атомных оболочек этих галогенов приводит к тому, что в магн. поле их суммарный магн. момент прецессирует с частотой мюония. Наблюдение этой прецессии позволяет измерять абс. скорости реакций атомов фтора, хлора ы т. д. [c.93]

В низшем приближении взаимодействие электрона и мюона — чисто кулоновское, и нерелятивистское ур-ние Шрёдингера приводит к такому же выражению для уровней энергии М., как для атома водорода [c.225]

И. И. Гуревич, А. Н. Пономарев. МЮОННЫЙ АТОМ (мю-нуклонный атом) — атомоподобная система Zp, состоящая из атомного ядра и отрицательно заряженного мюона (ц"), к-рая, как правило, содержит ещё неск, электронов. Свойства М. а. подобны свойствам обычного водородоподобного атома с зарядом ядра Z, а некоторые различия обусловлены отличием массы р. от массы электрона т т = = 206,769те. Поэтому характерные размеры М. а. ttiL — ж 2,б 10 Z" см. Это примерно в 200 [c.229]

Компактная система Z , для внеш. электронной оболочки эквивалентна ядру с зарядом Z — 1, т. е. при захвате мюона кулоновским полем к.-л. ядра, напр. Ne, образуется М. а. Zp с электронной оболочкой соседнего атома F. Взаимодействие спинов и электрона из оболочки атома фтора в маги, поле позволяет проследить судьбу этого атома и даёт способ измерить абс. скорость хим. реакции изолиров. атома F (см. Ме-аонная химия). [c.229]

М. а. изотопов водорода рр, dp и tp отличаются от др. М. а. своей нейтральностью, благодаря к-рой, а также благодаря своей малости они подобно нейтронам свободно проникают сквозь электронные оболочки атомов и при столкновениях с их ядрами участвуют в многочисл. мезоатомных процессах. Особый интерес вызывает совокупность процессов в смеси дейтерия и трития, в к-рой благодаря явлению мюонного катализа один мюон за время жизни может осуществить 150 реакций синтеза ядер дейтерия и трития по схеме р"- — tp - dtp — Не + н -j- р -f 17,6 МэВ, освободив при этом ок. 150 нейтронов и энергию 2,5 ГэВ. [c.229]

В обычных звёздах, типа Солнца, Н. рождаются в ядерных реакциях, обеспечивающих наблюдаемую све-ти.чость. При звёздных коллапсах темп-ра в центре звёзд повышается настолько, что в тепловом равновесии оказываются позитроны, мюоны и пионы, к-рые образуют Н. в реакциях е+ + е" -< V уГ, р е + V дГ, л — р + V и т. д. Энергии этих звёздных Н. находятся в оси. в диапазоне от долей до неск. десятков МэВ, Н. рождаются также космич. лучами. Ускоренные до высоких энергий протоны или др. атолшые ядра, сталкиваясь с ядрами атомов газа или с низкоэнерге-тич. фотонами, производят п- и К-мезоны, в результате распада к-рых возникают космич. Н. высоких энергий, Их энергетич. диапазон, доступный регистрации,— от песк. десятков ГэВ до, возможно, 10 —10 эВ. [c.256]

Наиб, важные источники Н. в естеств. условиях и лаб. экспериментах — fl-расиады атомных ядер, е"-захват в атомах, распады мюонов, т-лептонов, Л-, К-мезонов, распады частиц, содержащих тяжёлые кварки D, F, Лс, В,. .. и т. д. Общие свойства распадов таковы. [c.263]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...