عرض مصدر ميوون

{{صندوق معلومات جسيم
| bgcolour =
| اسم = ميوون
| الصورة =
| الأنواع =
| تصنيف =[[جسيم أولي|جسيمات أولية]] 
| تكوين = 
| عائلة =[[فرميون]] 
| مجموعة = [[لبتون (فيزياء)|ليبتون]]
| جيل = الثاني
| تفاعل = [[كهرومغناطيسية]] و[[قوة نووية ضعيفة|تآثر ضعيف]]<br/>و[[جاذبية]]
| جسيم = 
| جسيم مضاد =ميون مضاد({{جسيم دون ذري|link=yes|Antimuon}}) 
| حالة = 
| نظرية = 
| مكتشف =[[كارل ديفيد أندرسون]] (1936)
| رمز = {{جسيم دون ذري|muon-}}
| كتلة ={{val|105|ul=MeV/c2}} <br/> أو 207 كتلة الإلكترون 
| 
| العمر ={{val|2.19703|(4)|e=-6|ul=s}}<ref name="Yao 2006">W.-M. Yao et al. ([[Particle Data Group]]), J. Phys. G 33, 1 (2006)</ref> 
| اضمحلال الجسيم = 
| شحنة كهربائية= -[[شحنة أولية|e]]
| نصف القطر = 
| عزم ثنائي القطب الكهربائي = 
| استقطابية كهربائية = 
| عزم مغناطيسي = 
| استقطابية مغناطيسية = 
| شحنة لونية =ليس له
| دوران ={{كسر مائل|1|2}} 
| num_spin_states = 
| رقم لبتوني = 
| رقم باريوني = 
| غرابة = 
| سحر = 
| قعر = 
| قمة = 
| دوران النظير = 
| لف نظائري ضعيف = 
| فرط الشحنة = 
| weak_hypercharge = 
| المكافئ = 
| g_parity = 
| c_parity = 
| r_parity = 
| condensed_symmetries =
}}

'''الميوون''' أو '''الميون ''' {{إنج|Muon}} (من [[ألفبائية يونانية|الحرف اليوناني]] [[مو (حرف)|مو]] (μ) المستعمل لتمثيله) هو [[جسيم أولي]] مشابه لل[[إلكترون]] ب[[شحنة كهربائية]] سالبة و[[لف مغزلي|دوران مغزلي]] {{كسر مائل|1|2}}. ينضم الميوون بالإضافة إلى ال[[إلكترون]] وال[[تاوون]] وال[[نيوترينو]]ات الثلاثة في عائلة [[لبتون (فيزياء)|اللبتون]] (عائلة الجسيمات الخفيفة). وهو [[جسيم دون ذري]] وغير مستقر، يتميز بثاني أكبر متوسط عمر ({{val|2.2|ul=ميكروثانية}}) بعد ال[[نيوترون]] (~{{val|15|ul=دقيقة}}). مثل جميع الجسيمات الأولية يوجد [[جسيم مضاد]] للميوون يحمل شحنة موجبة لكن كتلتيهما واللف المغزلي لهما متماثلين ويسمى '''الميوون المضاد''' (أو ''الميوون الموجب''). يرمز للميوون بالرمز {{جسيم دون ذري|Muon-}} والميوون المضاد بالرمز {{جسيم دون ذري|Muon+}}. كان الاسم الشائع في الماضي للميوون هو ''ميزون ميو'' {{إنج|mu mesons}} رغم عدم تصنيفه كـ [[ميزون]] من قبل فزيائيي الجسيمات المعاصرين.

تبلغ كتلة الميوون {{val|105.7|ul=MeV/c2}} وهي تقارب 207 مرة كتلة الإلكترون مع العلم بأن ال[[بروتون]] أثقل من الإلكترون 1840 مرة.

== اكتشافه ==
اكتشف [[كارل ديفيد أندرسون]] و[[سث نيدرماير]] الميون في عام 1936 أثناء دراستهم وقياسهم [[أشعة كونية|للأشعة الكونية]]، كما اكتشفه أيضا الفيزيائي [[كيري ستريت]] و«إي سي ستيفنسون» في عام 1937 من دون علمهما باكتشاف عام 1936 له (ولكن قامت المجموعتان بنشر أبحاثهما في مجلة «فيزيكال رفيو» في عام 1937). ونظرا لتكون كتلته من [[طاقة]] قدرها 106&nbsp;مليون [[إلكترون فولت]] فإنه لا ينتج من الانحلال النووي ولا من انفجار قنبلة نووية. ولكنه ينشأ من الأشعة الكونية التي تأتي إلى الأرض عبر الكون، وهي أشعة شديدة قادرة على إنتاج الميوونات عند اصطدامها مع أنوية الغلاف الجوي للأرض كالأكسجين والنيتروجين. وعمليا يمكن إنتاجه في [[مسرع جسيمات|معجلات الجسيمات]]، فبعضها ينتج تلك الطاقة المرتفعة التي تكفي لأن يتولد منها ميوونات.

طبقا [[نظرية النموذج المعياري|للنموذج القياسي]] يعتبر الإلكترون والميوون أقاربا. فالإلكترون ينتمي إلى العائلة الأولى من اللبتونات، والميوون (بما له من كتلة تعادل تقريبا 200 كتلة إلكترون) ينتمي إلى العائلة الثانية من اللبتونات. كما تبين مع استمرار البحث العلمي أنه توجد عائلة ثالثة من اللبتونات اكتشفت في عام 1975 وهي ممثلة في [[تاوون|ليبتون تاو]] τ-Lepton.

عند اكتشاف الميوون في البداية سمي «ميو ميزون» حيث كلمة ميزون Meson بالإغريقية «المتوسط»، أي بمعنى جسيم ذو كتلة متوسطة بين الإلكترون والبروتون. ولكن خلال الستينيات من القرن الماضي اقتصر تسمية ميزون على جسيمات ذات قوى شديدة ([[تآثر قوي]])، ولا ينتمي الميوون لها، ولهذا يصنف الميوون على أنه ينتمي [[لبتون (فيزياء)|للبتونات]].

== الأشعة الكونية ==
{{مفصلة|أشعة كونية}}
[[ملف:cosmicrayshower.png|يسار|330 بك|تصغير|إصطدام جسيم أولي من الأشعة الكونية بالطبقات العليا من جو الأرض وتكون سيل من الجسيمات وأشعة غاما. الميوونات تسمى في هذا الشكل ميزونات Meson. الجسيمات π "بيون" ،μ "ميزون" ، P [[بروتون]] ، N [[نيوترون]] ، γ [[أشعة غاما|اشعة جاما]].]]
الميوونات هي جسيمات رئيسية من ضمن الجسيمات الثانوية الناشئة من [[أشعة كونية|الأشعة الكونية]]. وهي تنشأ من تفاعلات الأشعة الكونية القادمة من أنحاء الكون مع أنوية ذرات الهواء في طبقات الجو العليا. ومعظم الميوونات تنشأ في طبقات الجو العليا: على ارتفاع نحو 10 كيلومتر تكون نحو 90% من الجسيمات المتولدة في الجو.<ref name="Theodórsson1996">{{Literatur |Autor=Páll Theodórsson |Titel=Measurement of Weak Radioactivity |Verlag=World Scientific |Datum=1996 |ISBN=978-981-02-2315-1 |Seiten=85 |Online=[http://books.google.com/books?id=TG6fypCTGN4C&pg=PA79 books.google.com] |Abruf=2012-04-22}} {{استشهاد ويب |مسار=http://books.google.com/books?id=TG6fypCTGN4C&pg=PA79 |عنوان=نسخة مؤرشفة |تاريخ الوصول=5 نوفمبر 2017 |تاريخ أرشيف=22 يناير 2014 |مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20140122082734/http://books.google.com/books?id=TG6fypCTGN4C&pg=PA79 |حالة المسار=bot: unknown }}</ref> وتفاعلات الأشعة الكونية الابتدائية (ومعظمها يكون بروتونات سريعة جدا) تنتج أولا [[بيون]]ات Pion وبنسبة قليلة [[كاوونات]] Kaon؛ وعند [[اضمحلال نشاط إشعاعي|تحلل]] تلك بواسطة [[قوة نووية ضعيفة|القوة الضعيفة]] تنشأ ميوونات وكذلك نيوترينوات الميوون Myon-Neutrinos. نيوترينو الميوون هو جسيم أولي أيضا يكاد أن يكون لا وزن له؛ يشابه [[نيوترينو الإلكترون]]. وتبلغ كثافة تلك الميوونات الكونية عند سطح البحر نحو 100 جسيم لكل متر مربع في الثانية - أي بمعدل 1 ميوون يسقط على كف الشخص (كل شخص) كل ثانية.

وعلى ارتفاع سطح البحر تصبح النسبة بين الميوونات الموجبة إلى الميوونات المضادة (ذات شحنة سالبة) <math>\mu^+ / \mu^-</math> تصبح بنسبة 1,27؛ أي أن الميوونات الموجبة الشحنة تزيد عن الميونات السالبة الشحنة بنحو الثلث.<ref>C. Grupen: ''Astroparticle Physics.'' Springer 2005, ISBN 3-540-25312-2, S.&nbsp;149.</ref> حتى عام 2016 لم يستطع العلماء تفسير تلك النسبة، على الأخص وأن الأشعة الكونية تحمل غالبا طاقة قدرها 10<sup>19</sup>&nbsp;[[إلكترون فولت]]
وتصطدم بجزيئات الهواء بطاقة بين 110 و 170 [[سوابق النظام الدولي للوحدات|تيرا]] [[إلكترون فولت]]، أي أنها طاقتها تبلغ 10 أضعاف الطاقة التي يُنتجها [[مصادم الهدرونات الكبير]].<ref>Dirk Eidemüller: ''[https://www.pro-physik.de/nachrichten/myonen-ueberschuss-bei-kosmischen-schauern Myonenüberschuss in kosmischen Schauern.]'' In: ''Pro-Physik.de.'' 7. November 2016. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171107010007/http://www.pro-physik.de/details/news/10054831/Myonen-Ueberschuss_bei_kosmischen_Schauern.html |date=07 نوفمبر 2017}}</ref><ref>A. Aab u. a.: ''Testing Hadronic Interactions at Ultrahigh Energies with Air Showers Measured by the Pierre Auger Observatory.'' In: ''Phys. Rev. Lett.'' 117, 192001 (2016).</ref>

أي أن كل المخلوقات على سطح الأرض يصيبها الإشعاع الطبيعي الكوني منذ قدم الأزل، ومن ضمنها الميوونات، ويصاب بها كل ما يعيش على سطح الأرض وحتى كائنات المياه العميقة ولكن بنسب أقل، حيث يُمتص جزء من الميوونات في الماء.

== الكشف عن الميوونات ==

بسبب السرعة الكبيرة التي تأتي بها الميونات فهي تتفاعل مع كل ما يصادفها من مادة وتترك فيها أثارا خطية من [[تأين|الأيونات]]؛ ويستغل العلماء ظاهرة التأين هذه للكشف عن الميوونات وقياس أعدادها. ونظرا لأن الميوونات تتحرك بسرعة مقاربة من [[سرعة الضوء]] تنتج عن اصطدامها مع جزيئات الماء أشعة تسمى [[إشعاع تشيرنكوف|أشعة شيرينكوف]].

كما أن عدادات جسيمات مثل [[عداد وميضي|العدادات الوميضية]] وعدادت النصف موصلات حساسة للميوونات وتستطيع الكشف عنها وعدّها. ونجد أن الميونات تتداخل مع أي قياسات نقوم بها في مختبراتنا العلمية الإشعاعية، ولكن نسباها لا تتغير عبر أي تجربة، ولهذا يحتسبها العلماء من الإشعاعات الخلفية، ويقومون بقياسها منفردة قبل التجربة وبين حين وآخر أثناء التجربة، ثم يقومون بطرحها من القياسات التي تهمهم، هذا الجزء المطروح يسمى [[أثر صفري|الأثر الصفري]]. من الصعب حجب الميوونات عن التجارب العلمية فهي تستطيع النفاذ في موانع ثقيلة من الرصاص بسبب طاقاتها العالية.

خلال تجارب يجريها الفيزيائيون في مجال فيزياء الجسيمات يمكنهم التعرف على الميوونات بطرق متعددة:

* عن طريق قياس مساراتها الطويلة واتجاه حركتها.
* عن طريق قياس مسار الميوونات في [[حقل مغناطيسي|مجال مغناطيسي]] حيث يمكن تعيين [[زخم الحركة|كمية حركتها]] ونوع شحنتها. وبقياس سرعتها بالإضافة إلى ذلك يمكن تعيين [[كتلة|كتلتها]].
* كذلك يمكن أيضا التعرف عليها لشدة نفاذيتها في المادة.

== تحلل الميوونات ==
[[ملف:Muon Decay.svg|تصغير|[[مخطط فاينمان]] لتحلل الميوون]]

يتحلل الميوون الحر مع الزمن طبقا لنموذج الاضمحلال الإشعاعي الذي اقترحه فاينمان، ويتحلل إلى إلكترون ونيوترينو الميون ومضاد نيوترينو الإلكترون، طبقا للمعادلة:

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

وبالنسبة [[اضمحلال نشاط إشعاعي|لتحلل]] مضاد الميوون، فيمكن تمثيله بوضع مضادات الجسيمات في المعادلة، كالآتي:

:<math>\mu^+\to e^+ + \nu_e + \bar\nu_\mu</math>

كما تنشأ عن ذلك التحلل باحتمال يبلغ 4و1 % [[فوتون]]ات من [[أشعة غاما]]:

:<math>\mu^-\to e^- + \bar\nu_e + \nu_\mu + \gamma</math>

وكذلك باحتمال يبلغ (3,4&nbsp;±&nbsp;0,4)&nbsp;·&nbsp;10<sup>−3</sup>&nbsp;%<ref>J. Beringer u. a.: ''PR D86.'' 010001 (2012), ([[Particle Data Group]], [http://pdg.lbl.gov/ pdg.lbl.gov]). {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170907205728/http://pdg.lbl.gov/|date=07 سبتمبر 2017}}</ref>
ينشأ زوج إلكترون-بوزيترون:

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

من وجهة أخرى توجد نظرية مماثلة لتحلل الميوون عن طريق تحوله إلى [[بوزون|بوزون W]] الذي ينحل سريعا إلى الجسيمات الموصوفة في المعادلات السابقة (أنظر [[بوزون]]).
 
يبلغ [[عمر النصف]] للميوون الموجب 2,2 [[ميكرو]] [[ثانية]]، وقد عيّن هذا عمليا من قبل. وأما الميوون السالب فله طريقة إضافية للتحلل: يمكنه الاصطدام بنواة ذرة ويتحد بها فيما يسمى «ذرة ميوونية» وهذه تتحلل عن طريق [[التقاط إلكترون|اصطياد إلكترون]] حيث تمتص النواة أحد إلكتروناتها. وينشأ عن ذلك الامتصاص تحول أحد [[بروتون]]ات النواة إلى [[نيوترون]] ويصدر نيوترينو ميووني (نيوترينو الميوون)؛ ولهذا نجد أن عمر النصف المعين للميوون السالب في المادة (الهواء مثلا) أقصر.
 
ولكن يتساوى عمر النصف لكل من الميوون الموجب والميوون السالب عند تعيينهما في الفراغ، واثبتت النتائج العملية أن الفرق بين عمرهما لا يزيد عن 1و0%.
<ref>{{Literatur |Autor=S. L. Meyer, E. W. Anderson, E. Bleser, I. M. Lederman, J. L. Rosen, J. Rothberg, I. T. Wang |Titel=Precision Lifetime Measurements on Positive and Negative Muons |Sammelwerk=Physical Review |Band=132 |Nummer=6 |Datum=1963 |Seiten=2693–2698 |DOI=10.1103/PhysRev.132.2693}}</ref>

== تطبيقات ==
تشمل الأشعة الكونية ميوونات ذات [[طاقة]] تبلغ عدة آلاف الملايين [[إلكترون فولت]] GeV. وبسبب تلك السرعات العالية فهي تستطيع المرور داخل الصخور عدة كيلومترات قبل أن تهبط سرعاتها و[[اضمحلال نشاط إشعاعي|تتحلل إشعاعيا]]. أي تتحلل إلى جسيمات أصغر مصحوبة بإشعاع مثل [[أشعة غاما]]. لذلك يمكن استغلال الميوونات في تصوير الأورام ([[تصوير بالميوونات]])، كما يمكن بواسطتها تصوير محتويات أحجام كبيرة كالبراكين. ولذلك تستخدم الميوونات الناتجة من [[أشعة كونية|الأشعة الكونية]] وتشتت الميوونات الناتجة منها في تصوير الأشياء الكبيرة، مثل [[بركان|البراكين]] والجبال.

خلال الستينيات من القرن الماضي فام [[لويس ألفاريز]] الفيزيائي الحائز على [[جائزة نوبل في الفيزياء|جائزة نوبل للفيزياء]] بتصوير [[هرم خفرع]] بالجيوة في [[مصر]].

وفي عام 2009 طبقت طريقة القياس لفحص بركان إيو-داكي الموجود في جنوب جبال ياتسوغاتاكي ب[[اليابان]]. بهذه الطريقة أمكن تعيين [[كثافة]] المادة في البركان وتوزيعها فيه؛ أين الثقيل منها وأين الخفيف.<ref>{{Literatur |Titel=Blick in den Schlund |Sammelwerk=Bild der Wissenschaft |Nummer=10 |Datum=2009 |Seiten=61 f. |Online=[http://www.bild-der-wissenschaft.de/bdw/bdwlive/heftarchiv/index2.php?object_id=32037281 bild-der-wissenschaft.de]}} {{استشهاد ويب |مسار=http://www.bild-der-wissenschaft.de/bdw/bdwlive/heftarchiv/index2.php?object_id=32037281 |عنوان=نسخة مؤرشفة |تاريخ الوصول=6 نوفمبر 2017 |تاريخ أرشيف=5 مارس 2016 |مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20160305055357/http://www.bild-der-wissenschaft.de/bdw/bdwlive/heftarchiv/index2.php?object_id=32037281 |حالة المسار=dead }}</ref>

وفي خريف عام 2017 قامت مجموعة من العلماء من اليابان ومصر وفرنسا بنشر نتائج ما قاموا به من قياسات على [[الهرم الأكبر]] بالجيزة، حيث تشير القياسات التي تمت بواسطة ميوونات الأشعة الكونية على وجود منطقة فراغ طولها نحو 30 متر، وموقعه فوق [[الهرم الأكبر|البهو الكبير]] داخل الهرم، ونشر البحث في المجلة العلمية «نيتشر»، عدد نوفمبر 2017.<ref>[https://www.nature.com/articles/nature24647.epdf?referrer_access_token=Oj7D5ZpyFs1K68XJFsvzmtRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0NX_aQYa_sWR4tLmZ6xtEbxb6KJnXpeBv3CwFvwtqamZx2s4OO2_6IdFWvQwAS0JNaHLI_foTEW0u4n0odiTkHO0Rk-dUnq632ochzJAXqWAhQNTzYy4f5rSiYELZ7sQDB_afRp4HGOLVSbmchV-dVS2X_mk-_XmecLXws4e2WOPhQDP6_m-LMCuEXdNe-GIFS6NI6ysLOVbU6tK1s6II_AaApREpTUuWkBnt8oK78190cN0h0JzMLHEqYCSduPBv0%3D Discovery of a big void in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons].'' Autoren: Morishima, K. et al, auf: ''nature.com'' vom 2. November 2017, abgerufen am 2. November 2017. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20191217042742/https://www.nature.com/articles/nature24647.epdf?referrer_access_token=Oj7D5ZpyFs1K68XJFsvzmtRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0NX_aQYa_sWR4tLmZ6xtEbxb6KJnXpeBv3CwFvwtqamZx2s4OO2_6IdFWvQwAS0JNaHLI_foTEW0u4n0odiTkHO0Rk-dUnq632ochzJAXqWAhQNTzYy4f5rSiYELZ7sQDB_afRp4HGOLVSbmchV-dVS2X_mk-_XmecLXws4e2WOPhQDP6_m-LMCuEXdNe-GIFS6NI6ysLOVbU6tK1s6II_AaApREpTUuWkBnt8oK78190cN0h0JzMLHEqYCSduPBv0= |date=17 ديسمبر 2019}}</ref>

== مراجع ==

{{مراجع}}

== اقرأ أيضا ==
* [[تصوير بالميوونات]]

{{جسيمات}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|علم طبقات الأرض}}

{{ضبط استنادي}}
{{روابط شقيقة}}

[[تصنيف:تصوير]]
[[تصنيف:علم الأرض]]
[[تصنيف:ليبتونات]]