Muone: differenze tra le versioni

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{{Infobox_particella

|nome = Muone

|immagine =CMS muon chambers.jpg

|dimensione =

|alternativo =

|didascalia =

|classificazione =[[Particella elementare]]

|composizione = [[Particella elementare]]

|famiglia = [[FermioneFermioni]]

|gruppo = [[LeptoneLeptoni]]

|generazione = secondaSeconda

|interazione = [[GravitàInterazione elettromagnetica|Elettromagnetica]], [[Interazione elettromagneticagravitazionale|Elettromagneticagravitazionale]], [[Interazione debole|Deboledebole]]

|particella =

|antiparticella = antimuoneAntimuone ({{Particella subatomica|Antimuone}})

|status =

|teorizzata =

|scoperta = [[Carl David Anderson|Carl D. Anderson]], [[1936Seth Neddermeyer]] (1936)

|simbolo = μ{{Particella subatomica|Muone}}

|num_types =

|massa = 105,6583745658&nbsp;3755(2423)&nbsp;[[MeV]]/[[velocità della luce|c]]²<ref>[httphttps://pdgphysics.lblnist.gov Particle Data Group<!/cgi-- Titolo generato automaticamente -->]bin/cuu/Value?mmuc2mev</ref>

|vita_media = {{MVal|2,197034|(21)|e=&minus;-6|-|ul=s}}<ref name="Nakamura 2010">K. Nakamura et al. ([[Particle Data Group]]), J. Phys. G 37, 075021 (2010), URL: http://pdg.lbl.gov</ref>

|decay_particle = [[Elettrone|{{Particella subatomica|elettrone}}]] + [[neutrino elettronico|{{Particella subatomica|antineutrino elettronico}}]] + [[neutrino muonico|{{Particella subatomica|neutrino muonico}}]] (più comune)

|decay_particle =

|carica_elettrica = −1 [[carica elementare|e]]

|colore =No

|spin =½''ħ''

|num_spin_states =

}}

Nel [[modello standard]] ilIl '''muone''' (dalla lettera [[lingua greca|greca]] μ usata per rappresentarlo,[[Mi che in Italia, in ambito scientifico, viene spesso pronunciata 'mu'(lettera)|μ]]) è una [[particella fondamentaleelementare]] con [[carica elettrica]] negativa e [[spin]] pari a 1/2; avendo spin semiintero, appartiene alla famiglia dei ([[fermione|fermioni]]).<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Richard M.|cognome=Weiner|data=2013-03-04|titolo=Spin-statistics-quantum number connection and supersymmetry|rivista=Physical Review D|volume=87|numero=5|p=055003|accesso=2024-07-23|doi=10.1103/PhysRevD.87.055003|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.87.055003}}</ref>

InsiemeNel all[[modello standard]] appartiene, come l'[[elettrone]], alil [[tauone]] e aii [[neutrini]], faal partegruppo dei [[leptoni]].<ref>{{Cita web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/lepton.html|titolo=Leptons|sito=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|accesso=2024-07-23}}</ref> Storicamente fu catalogato come [[mesone]] con il termine di "mesone mu". È indicato con μ⁻il simbolo {{Particella subatomica|Muone}} (mentre la sua [[antiparticella]], l'[[antimuone]], è indicato con μ⁺il simbolo {{Particella subatomica|Antimuone}}).

Il muone è il secondo nel gruppo dei leptoni carichi e ha una [[massa a riposo]] di 105,7 MeV/''c''², circa 207 volte la massa dell'elettrone, ma circa 1/17 di quella del tauone. Dal momento che le sue interazioni sono simili, può essere pensato come un elettrone pesante. Tuttavia, per via della [[Massa (fisica)|massa]] molto maggiore, i muoni subiscono un'accelerazione meno intensa quando incontrano un [[campo elettromagnetico]], e, quando vengono rallentati, emettono una radiazione di [[bremsstrahlung]] di minore intensità; sonoemettendo meno energia come radiazione, risultano di conseguenza più penetranti (anche più dei raggi X) e possono attraversare chilometri di rocce e per questo hanno applicazioni anche in [[geologia]].<ref>{{Cita web|url=https://muon-solutions.com/about-us/about-muon-particles-and-muography/|titolo=About Muon Particles and Muography – Muon Solutions|lingua=en-GB|accesso=2024-07-23}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://cms.cern/content/muon-tomography|titolo=Muon Tomography {{!}} CMS Experiment|sito=cms.cern|accesso=2024-07-23}}</ref>

Il muone possiedeha una vita media di 2,2&nbsp;µs, piùben lungamaggiore di quella deglidel altri leptoni instabili, dei mesoni e dei [[barioni]]tauone (ad eccezione del [[neutrone]]~3×10⁻¹³&nbsp;s).

La sua antiparticella, il muone positivo {{Particella subatomica|Antimuone}}, è la particella che funge da [[Nucleo atomico|nucleo]] nell'[[atomo esotico]] [[Muonio (fisica)|muonio]] ({{Particella subatomica|Antimuone}}e⁻).<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Vernon W.|cognome=Hughes|data=1992|titolo=Muonium|rivista=The Future of Muon Physics|editore=Springer|curatore=Klaus Jungmann, Vernon W. Hughes, Gisbert zu Putlitz|pp=35-43|lingua=en|accesso=2024-07-23|doi=10.1007/978-3-642-77960-2_8|url=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-77960-2_8}}</ref>

Come nel caso di tutti i leptoni [[Carica elettrica|carichi]], esiste un [[neutrino muonico]] che possiede lo stesso [[sapore (fisica)|sapore]], indicato con ν_μ.

Come nel caso di tutti i leptoni [[Carica elettrica|carichi]], esiste un [[neutrino muonico]] cheappartenente possiedealla lostessa stesso [[sapore (fisica)|sapore]]generazione, indicato con ν_μ.

== Storia ==

I muoni furono scoperti da [[Carl David Anderson]] e dal suo studente [[Seth Neddermeyer]] nel [[1936]]: mentre studiavano i [[raggi cosmici]] essi notarono che, nell'attraversare un [[campo magnetico]], alcune particelle deviavano la propria traiettoria in maniera diversa dagli elettroni e da altre particelle note; in particolare, venivano deflesse con una curvatura minore rispetto agli elettroni, ma maggiore rispetto ai [[protone|protoni]]. Si assunse che la carica di queste nuove particelle fosse identica a quella dell'elettrone e, per giustificarne la differente deflessione, si ritenne che avessero una massa intermedia (un valore compreso tra la massa del protone e dell'elettrone).

Per questa ragione, Anderson e Neddermayer chiamarono la nuova particella ''mesotrone'', adottando il prefisso ''meso-'', dal greco ''intermedio''. Di lì a poco furono scoperte nuove particelle con massa intermedia e per indicarle fu usato il termine ''mesone''. Per distinguere tra i vari mesoni, il mesotrone fu ribattezzato ''mesone mu'' (con la lettera greca ''μ'' (''mu'') utilizzata per ricordare il suono della lettera ''m'').

Tuttavia, si scoprì che il mesone mu differiva significativamente dagli altri mesoni; per esempio, dal suo decadimento vienesono emessoemessi un [[neutrino]] e un [[antineutrino]], piuttosto che l'uno o l'altro, come osservato per gli altri mesoni. Si comprese in seguito come gli altri mesoni fossero degli [[Adrone|adroni]], cioè particelle composte da [[Quark (particella)|quark]], soggette dunque alla [[forza nucleare forte]]. Nel modello dei quark, ogni mesone è composto da due quark. Si determinò, con un esperimento realizzato nel 1945 da [[Oreste Piccioni]], [[Ettore Pancini]] e [[Marcello Conversi]] e completato nel 1945, che i mesoni mu erano delle particelle prive di interazioni nucleari e quindi più simili all'elettrone (leptoni). Si determinò dunque che i mesoni mu non erano affatto dei [[mesone|mesoni]] (nel nuovo senso del termine), e così il termine ''mesone'' fu accantonato e rimpiazzato dal modernoda ''muone''.

== Sorgenti di muoni ==

La maggior parte dei muoni che raggiungono la Terra è prodotta dai [[raggi cosmici]]: questi ultimi, quando penetrano negli strati superiori dell'[[atmosfera]], generano [[pione|pioni]], che a loro volta decadono in muoni e [[neutrino|neutrini]]. I muoni così prodotti si muovono a grande velocità, sicché la loro vita media osservata dalla Terra è maggiore di quella osservata in un sistema nel quale essi sono in quiete, in accordo con la dilatazione [[tempo]]rale prevista dalla [[teoria della relatività ristretta]]. Grazie a questo fenomeno, così come mostrato nell'[[esperimento di Bruno Rossi e David B. Hall]] del 1940, una frazione consistente dei muoni prodotti nell'alta atmosfera riesce a raggiungere la superficie terrestre prima di decadere, ed è così possibile rilevarli al suolo.

La medesima reazione è utilizzata dai fisici delle particelle per produrre fasci di muoni, come quello utilizzato per l'esperimento g-2[[Muon g−2]].

La misura più precisa del momento magnetico del muone è stata ottenuta dal Brookhaven National Laboratory <ref name="G.W. Bennett et al."> G.W. Bennett et al. , Phys. Rev.D73, 072003 (2006) </ref>.

La medesima reazione è utilizzata dai fisici delle particelle per produrre fasci di muoni, come quello utilizzato per l'esperimento g-2.

La misura più precisa del momento magnetico del muone è stata ottenuta dal Brookhaven National Laboratory <ref name="G.W. Bennett et al."> G.W. Bennett et al. , Phys. Rev.D73, 072003 (2006) </ref>.

== Decadimento del muone ==

I muoni sono, dopo gli elettroni, le particelle cariche più leggere e perciò ciascuno di essi può decadere soltanto in un elettrone e in altre particelle di carica complessiva nulla. Quasi tutte le volte, essi decadono in un elettrone, un antineutrino elettronico e in un neutrino muonico. Gli antimuoni decadono invece in un positrone, in un neutrino elettronico e in un antineutrino muonico.

Gli antimuoni decadono invece in un positrone, in un neutrino elettronico e in un antineutrino muonico.

: <math>\mu^-\to e^- + \bar\nu_e + \nu_\mu,~~~\mu^+\to e^+ + \nu_e + \bar\nu_\mu</math>.

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Raramente sono presenti anche un fotone e una coppia elettrone-positrone nel processo di decadimento.

Infatti alAl laboratorio di ricerca internazionale situato a Villigen in Svizzera, Paul Scherrer Institute (PSI), è in corso d'opera l'esperimento MEG che ha come obiettivo di misurare la larghezza di decadimento del Muonemuone positivo in positrone e fotone che aprirebbe la strada allo studio di nuova fisica.

== Atomi muonici ==

Il muone fu la primaseconda [[particella elementare]] osservata che non entrasse a far parte della composizione degli [[atomo|atomi]] ordinari, dopo il positrone. I muoni negativi possono tuttavia formare ''atomi muonici'' sostituendosi agli elettroni negli ordinari atomi. Tale tipo di atomi risulta molto più piccolo del solito a causa della grande massa del muone stesso.

Un muone positivo, quando si mescola con la materia ordinaria, può formare, insieme ad un elettrone, un atomo di [[muonio (fisica)|muonio]] (Mu), in cui il muone funge da ''nucleo''. Tale sostanza, in verità, non rientra nella definizione formale di [[atomo]] chimico, sebbene ne condivida tutte le proprietà. La [[massa ridotta]] del muonio, quindi il suo [[raggio di Bohr]], è molto vicino a quello dell'[[idrogeno]]; quindi questo "atomo" dalla vita breve si comporta chimicamente (in prima approssimazione) come i suoi isotopi più pesanti, [[idrogeno]], [[deuterio]] e [[trizio]].

== Note ==

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== Bibliografia ==

* S.H. Neddermeyer and C.D. Anderson, "Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles", Phys. Rev. 51, 884-886 (1937). Testo integrale disponibile in {{Collegamento interrotto|1=[httphttps://prola.aps.org/pdf/PR/v51/i10/p884_1''PDF''] |data=settembre 2019 |bot=InternetArchiveBot }}.

* Serway & Faughn, ''College Physics, Fourth Edition'' (Fort Worth TX: Saunders, 1995) pagina 841

* Emanuel Derman, ''My Life As A Quant'' (Hoboken, NJ: Wiley, 2004) pp.&nbsp;58–62.

* Marc Knecht; ''The Anomalous Magnetic Moments of the Electron and the Muon'', Poincaré Seminar (Paris, Oct. 12, 2002), published in: Duplantier, Bertrand; Rivasseau, Vincent (Eds.); ''Poincaré Seminar 2002'', Progress in Mathematical Physics 30, Birkhäuser (2003) ISBN 3-7643-0579-7. Testo integrale disponibile in [https://web.archive.org/web/20051015150620/http://parthe.lpthe.jussieu.fr/poincare/textes/octobre2002/Knecht.ps ''PostScript''].

== Voci correlate ==

* [[Esperimento di Bruno Rossi e David B. Hall]]

* [[Neutrino muonico]]

* [[Muonio (fisica)]]

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* [[Lista delle particelle]]

* [[Supersimmetria]]

* [[Muografia]]

== Altri progetti ==

{{Interprogetto|etichetta=muoneinterprogetto|wikt}}

==Collegamenti esterni==

*{{Treccani|muone|muone}}

{{particelle}}