Bir müon elektronda olduğu gibi negatif yüke ve 1/2 spine sahip bir atom altı parçacıktır. Müonlar temel parçacıklar olarak düşünülürler. Temel parçacıklar ise şimdilik daha küçük bir parçacığa bölünmediği düşünülen atom altı parçacıklardır. Bir atom proton, nötron, elektron ve diğer parçacıklardan oluşurken, temel parçacıklar herhangi bir daha küçük parçacık veya parçacıklardan oluştuğu bilinmemektedir.
Bir müon ve bir elektron arasındaki ilk farklılık kütledir. Müonlar elektronlardan yaklaşık 200 kez daha fazla kütleye sahiptir. Aslında elektronların çok daha ağır versiyonlarıdır. Elektronların kütlesi 0.511 MeV/c2 iken müonların kütlesi 105.7 MeV/c2’dir.
Elektron, tau ve üç nötrino gibi müon da bir lepton olarak düşünülür. Leptonlar maddenin yapıtaşları olarak düşünülen temel parçacıklar ailesinden biridir. Kuark atom altı parçacıkları bu sınıflandırmaya dahil olan başka bir temel parçacıktır: leptonlar ve kuarklar maddenin bilinen en temel yapıtaşlarıdır.
Amerikalı fizikçi Carl D. Anderson 1936 yılında kozmik radyasyon üzerine çalışırken müonu keşfetti. Anderson bu müon parçacıklarının bir manyetik alan boyunca geçtiklerinde diğer bilinen atom altı parçacıklardan farklı bir açıda kavis çizdiklerini farketti ve buradan yola çıkarak bunun farklı bir kütleden kaynaklandığını belirledi. Müonun keşfi varlığının tamamen beklenmedik ve tahmin edilmedik bir biçimde olmasından dolayı bilim dünyası için büyük bir sürpriz olmuştu. Kısa bir süre sonra, farklı kütlelerdeki diğer farklı atom altı parçacıklar keşfedildi ve müon terimi diğer keşiflerden ayrı tutularak Anderson’ın keşfi olarak bilim dünyasınca kabul gördü.
Müonlar sadece çok yüksek enerjili durumlarda oluşurlar. Ne normal radyoaktif bozunma ne de nükleer füzyon gibi nükleer reaktörlerde ve nükleer bombalarda oluşan olaylar müonları üretmeye yetecek kadar enerjiye sahip değildir. Müonlar radyoaktivite bozunma enerjisi ile kıyaslandığında çok büyük kütle ve enerjiye sahip oldukları için radyoaktivite bozunması ile asla üretilmezler. Onlar ancak normal maddedeki yüksek enerji etkileşmelerinde bol miktarlarda üretilirler. Örneğin, hadronlarla yapılan parçacık hızlandırıcı deneylerinde veya madde ile kozmik ışıma etkileşmelerinde doğal olarak üretilirler. Müonların çoğu uzaydan gelen uzak kozmik ışınlarından Dünya’ya ulaşır. Kozmik ışın protonları Dünya’nın atmosferinde bulunan atomların çekirdeği ile çarpıştıklarında müonlar üretilmiş olur. Bu etkileşmeler genellikle başlangıçta sık sık müonlara bozunan pi mezonlarını üretirler.
Tüm temel parçacıklar zıt yüklerine karşılık gelen antiparçacıklara sahiptirler. Bu karşıt parçacıkları aynı yüke ve spine sahiptir ama yükün negatifse karşıt parçacığınki pozitiftir. Böylelikle bir müonun antiparçacığı pozitif yüklü bir antimüondur. Antimüon bazen pozitif yükünden dolayı basitçe pozitif müon olarak da adlandırılır.
1941 yılında ilk defa Rossi-Hall deneyinde, müonlar Einstein’ın Özel Görelilik İlkesi’nin öngördüğü zaman genişlemesi ve Lorentz daralmasının gözlenmesinde kullanıldılar.
Müonlar kararsız bir atom altı parçacıktır ve ortalama yaşam ömrü 2.2 mikrosaniyedir. Yani saniyenin yaklaşık olarak milyonda biridir. Işık hızında hareket ettikleri düşünülürse sadece 660 metre yol alabilirler. Ancak rölativistik hızlarda, müonun yaşam ömrü çok daha uzundur [2].
Bilinen tüm atom altı parçacıklar arasında, sadece nötron ve bazı atom çekirdekleri uzun süreli bir bozunma ömrüne sahiptir. Diğerleri çok daha hızlı bir şekilde bozunurlar. Müonun bozunması ise sadece zayıf etkileşim aracılığıyla sağlanır. Müon bozunması her zaman en az üç parçacık üretir: müon gibi aynı yüke sahip olan bir elektron ve farklı türlerde iki nötrino.
Atom altı parçacıklar yazı dizimizde elektron, nötron, proton, pozitron ile taunun ardından müon atom altı parçacığını ele almış olduk. Yazı dizimiz devam ediyor olacak.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynaklar:
- http://www.wisegeek.com/what-is-a-muon.htm
- http://cosmic.lbl.gov/SKliewer/Cosmic_Rays/Muons.htm
- http://en.wikipedia.org/wiki/Muon
