ミューオニウム

ミューオニウム（/ m juː ˈ oʊ n i ə m /）は、反ミューオンと電子からなるエキゾチックな原子であり、^{[1] 1960年に}ヴァーノン・W・ヒューズ^[2]によって発見され、化学記号Muが与えられています。ミューオンの2.2 マイクロ秒の寿命を持つミューオニウムは化学反応を起こすことができる。^[3]陽子と同様に反ミューオンの質量は電子の質量よりもはるかに大きいため、ミューオニウム（
μ⁺

e⁻
）は原子水素（
p⁺

e⁻
) よりもポジトロニウム(
e⁺

e⁻
）。そのボーア半径とイオン化エネルギーは水素、重水素、三重水素の0.5%以内であるため、水素のエキゾチックな軽い同位体として考えることができます。^[4]

ミューオニウムは寿命が短いが、物理化学者はミューオンスピン分光法（μSR）^{[5] 、}核磁気共鳴（NMR）または電子スピン共鳴（ESR）分光法に類似した磁気共鳴技術を使用してミューオンを研究している。ESRと同様に、μSRは、新しいまたは潜在的に価値のある電子特性を持つ化合物の化学変換および構造の分析に役立つ。ミューオニウムは通常、ミューオンスピン回転によって研究される。ミューオンスピン回転では、ミューオニウム原子のスピンは、ミューオンスピン方向に対して横方向に印加された磁場内で歳差運動する（ミューオンは通常、パイオンの崩壊からスピン偏極状態で生成されるため）。また、レベル交差回避（ALC）（レベル交差共鳴（LCR）とも呼ばれる）によって研究される。^[5]後者は、分極方向に対して縦方向に印加された磁場を使用し、他の磁性核との「フリップ/フロップ」遷移によって引き起こされるミューオンスピンの緩和を監視する。

ミューオンはレプトンであるため、ミューオニウムの原子エネルギーレベルは、陽子の内部構造に関連する不確実性によって精度が制限される水素の場合とは異なり、量子電磁力学（QED）から非常に正確に計算できます。このため、ミューオニウムは束縛状態QEDの研究や標準モデルを超えた物理学の探索に理想的なシステムです。^[6]^[7]

命名法

通常、粒子物理学の命名法では、電子に結合した正電荷粒子からなる原子は、正電荷粒子の接尾辞「-on」を「-ium」に置き換えて命名されます。この場合は「muium」です。「-on」を「- onium 」に置き換える (または「- onium 」を付加する) ことは、主に粒子が反粒子と結合している状態に対して使用されます。ミューオンと反ミューオン (まだ観測されていない) からなるエキゾチックな原子は、真のミューオニウムとして知られています。^[要出典]

参照

参考文献

^ IUPAC (1997). 「ミューオニウム」。AD McNaught、A. Wilkinson (編)。化学用語集(第2版)。Blackwell Scientific Publications。doi :10.1351/goldbook.M04069。ISBN 978-0-86542-684-9。
^ VW Hughes他(1960)。「ミューオニウムの形成とそのラーモア歳差運動の観測」。Physical Review Letters。5 ( 2 ): 63–65。Bibcode :1960PhRvL...5...63H。doi : 10.1103/PhysRevLett.5.63。
^ WH Koppenol ( IUPAC ) (2001). 「ミューオニウムと水素原子およびそのイオンの名前」(PDF) .純粋および応用化学. 73 (2): 377–380. doi :10.1351/pac200173020377. S2CID 97138983.
^ ウォーカー、デイビッド C (1983-09-08). ミューオンとミューオニウムの化学. ケンブリッジ大学出版局. p. 4. ISBN 978-0-521-24241-7。
^ ab JH Brewer (1994). 「ミューオンスピン回転/緩和/共鳴」応用物理学百科事典. 11 : 23–53.
^ KP Jungmann (2004). 「ミューオニウムの過去、現在、そして未来」。ヴァーノン・ウィラード・ヒューズ記念シンポジウム議事録、コネチカット州ニューヘブン、2003年11月14～15日：134～153。arXiv ： nucl- ex /0404013。Bibcode：2004shvw.conf..134J。CiteSeerX 10.1.1.261.4459。doi ：10.1142 / 9789812702425_0009。ISBN 978-981-256-050-6. S2CID 16164836。
^ Arrell, Miriam (2022-11-29). 「標準モデルを超えた新しい物理学を明らかにするためのミューオニウムの研究」. Phys.org . 2023年1月6日閲覧。

[Gold-1] IUPAC (1997). 「ミューオニウム」。AD McNaught、A. Wilkinson (編)。化学用語集(第2版)。Blackwell Scientific Publications。doi :10.1351/goldbook.M04069。ISBN 978-0-86542-684-9。

[Hughes-2] VW Hughes他(1960)。「ミューオニウムの形成とそのラーモア歳差運動の観測」。Physical Review Letters。5 ( 2 ): 63–65。Bibcode :1960PhRvL...5...63H。doi : 10.1103/PhysRevLett.5.63。

[iupac-3] WH Koppenol ( IUPAC ) (2001). 「ミューオニウムと水素原子およびそのイオンの名前」(PDF) .純粋および応用化学. 73 (2): 377–380. doi :10.1351/pac200173020377. S2CID 97138983.

[4] ウォーカー、デイビッド C (1983-09-08). ミューオンとミューオニウムの化学. ケンブリッジ大学出版局. p. 4. ISBN 978-0-521-24241-7。

[Brewer-5] JH Brewer (1994). 「ミューオンスピン回転/緩和/共鳴」応用物理学百科事典. 11 : 23–53.

[Jungmann-6] KP Jungmann (2004). 「ミューオニウムの過去、現在、そして未来」。ヴァーノン・ウィラード・ヒューズ記念シンポジウム議事録、コネチカット州ニューヘブン、2003年11月14～15日：134～153。arXiv ： nucl- ex /0404013。Bibcode：2004shvw.conf..134J。CiteSeerX 10.1.1.261.4459。doi ：10.1142 / 9789812702425_0009。ISBN 978-981-256-050-6. S2CID 16164836。

[Arrell-7] Arrell, Miriam (2022-11-29). 「標準モデルを超えた新しい物理学を明らかにするためのミューオニウムの研究」. Phys.org . 2023年1月6日閲覧。