Die zur Teilchenfamilie der Leptonen gehörenden Myonen kommen in zwei
Ladungszuständen mit q = ± e vor
(e : Elementarladung).
Im folgenden soll nur das positive Myon µ+ betrachtet
werden.
Die Masse der µ+ beträgt
etwa 1/9 der Protonenmasse, womit sie
ca. 207 mal schwerer als Elektronen sind und somit als
leichtes Wasserstoffisotop betrachtet werden können. Aus der Sicht der
Festkörperforschung spielt es dabei keine Rolle,
dass Myonen und Protonen zu
verschiedenen Klassen von Elementarteilchen gehören.
In "Mesonen--Fabriken", wie z.B. dem Paul-Scherrer-Institut (PSI)
in Villigen/Schweiz, werden Protonen auf Energien von ca.
600 MeV beschleunigt und dann
auf ein leichtes Target (Kohlenstoff oder Beryllium) geschossen. Dabei
werden positive Pionen (pi+)
entsprechend den Reaktionsgleichungen
p + p --> p + n + pi+
p + n --> n + n + pi+
erzeugt (p: Proton, n: Neutron).
Die mittlere Lebensdauer der Pionen beträgt 26 ns.
Die beim paritätsverletzenden Zerfall der Pionen
pi+ --> µ+ + vµ
entstehenden Myonen und Myon-Neutrinos vµ werden kollinear
ausgesandt.
Die Myon-Neutrinos
besitzen die Helizität -1.
Aufgrund der Impuls- und Drehimpulserhaltung sind daher auch die Myonen
im Ruhesystem der spinlosen Pionen vollständig longitudinal polarisiert.
Die Myonen unterliegen ebenfalls der paritätsverletzenden schwachen
Wechselwirkung und zerfallen mit einer mittleren Lebensdauer von
2,197 µs entsprechend
µ+ --> e+ + ve + v´µ
in Positronen e+,
Elektron-Neutrinos ve und Myon-Antineutrinos
v´µ.
Die Emissionsrichtung des Zerfallspositrons ist dabei mit
der Spinrichtung des Myons beim Zerfall
korreliert. Über die richtungsabhängige
Detektion des Zerfallspositrons als Funktion der seit
der Implantation des Myons vergangenen Zeit sind damit Aussagen über
zeitliche Entwicklung der Myon-Spin-Polarisation möglich.
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