Muonio

Para los átomos donde los muones han reemplazado a uno o más electrones, consulte átomo muónico .

Un átomo de muonio

El muonio es un átomo exótico formado por una antimuón y un electrón , ^[1] que fue descubierto en 1960 por Vernon W. Hughes ^[2] y recibe el símbolo químico Mu. Durante el muon2,2  µs de vida útil, el muonio puede sufrir reacciones químicas. ^[3] Debido a la diferencia de masa entre la antimuon y el electrón, el muonio (
μ⁺

mi^-
) es más similar al hidrógeno atómico (
pag⁺

mi^-
) que el positronio (
mi⁺

mi^-
). Su radio de Bohr y su energía de ionización están dentro del 0,5% del hidrógeno , el deuterio y el tritio , por lo que puede considerarse útilmente como un isótopo ligero exótico del hidrógeno. ^[4]

Aunque muonio es de corta duración, los químicos físicos estudian usando espectroscopia muón giro (μSR), ^[5] una técnica de resonancia magnética análogo al de resonancia nuclear magnética (RMN) o resonancia de espín de electrones (ESR) espectroscopia de . Al igual que la ESR, μSR es útil para el análisis de transformaciones químicas y la estructura de compuestos con propiedades electrónicas nuevas o potencialmente valiosas. El muonio generalmente se estudia mediante la rotación del espín del muón , en la que el espín del átomo de Mu precesa en un campo magnético aplicado transversalmente a la dirección del espín del muón (ya que los muones se producen típicamente en un estado de espín polarizado a partir de la desintegración de los piones).) y por paso a nivel evitado (ALC), que también se denomina resonancia de paso a nivel (LCR). ^[5] Este último emplea un campo magnético aplicado longitudinalmente a la dirección de polarización y monitorea la relajación de los espines de muones causados ​​por transiciones "flip / flop" con otros núcleos magnéticos.

Debido a que el muón es un leptón , los niveles de energía atómica del muonio se pueden calcular con gran precisión a partir de la electrodinámica cuántica (QED), a diferencia del caso del hidrógeno, donde la precisión está limitada por las incertidumbres relacionadas con la estructura interna del protón . Por esta razón, el muonio es un sistema ideal para estudiar la QED en estado ligado y también para buscar física más allá del modelo estándar . ^[6]

Nomenclatura

Normalmente, en la nomenclatura de la física de partículas, un átomo compuesto por una partícula cargada positivamente unida a un electrón recibe el nombre de la partícula positiva con "-ium" añadido, en este caso "muium". El sufijo "-onium" se usa principalmente para estados unidos de una partícula con su propia antipartícula. El átomo exótico que consta de un muón y un antimuón (que aún no se ha observado) se conoce como verdadero muonio .

Referencias

1. IUPAC (1997). "Muonio" . En AD McNaught, A. Wilkinson (ed.). Compendio de terminología química (2ª ed.). Publicaciones científicas de Blackwell . doi : 10.1351 / goldbook.M04069 . ISBN 978-0-86542-684-9.
2. VW Hughes ; et al. (1960). "Formación de muonio y observación de su precesión de Larmor". Cartas de revisión física . 5 (2): 63–65. Código Bibliográfico : 1960PhRvL ... 5 ... 63H . doi : 10.1103 / PhysRevLett.5.63 .
3. WH Koppenol ( IUPAC ) (2001). "Nombres de átomos de hidrógeno y muonio y sus iones" (PDF) . Química pura y aplicada . 73 (2): 377–380. doi : 10.1351 / pac200173020377 .
4. Walker, David C (8 de septiembre de 1983). Muon y Muonium Chemistry . pag. 4. ISBN 978-0-521-24241-7.
5. J.H. Brewer (1994). "Muon Spin Rotación / Relajación / Resonancia". Enciclopedia de Física Aplicada . 11 : 23–53.
6. KP Jungmann (2004). "Pasado, presente y futuro de Muonium". Actas del Simposio Conmemorativo en Honor a Vernon Willard Hughes, New Haven, Connecticut, 14-15 de noviembre de 2003 : 134-153. arXiv : nucl-ex / 0404013 . Código Bibliográfico : 2004shvw.conf..134J . CiteSeerX 10.1.1.261.4459 . doi : 10.1142 / 9789812702425_0009 . ISBN  978-981-256-050-6.

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