Muonio

Un átomo de muonio

muonio es un átomo exótico formado por un antimuón y un electrón, que fue descubierto en 1960 por Vernon W. Hughes y recibe el símbolo químico Mu. Durante la vida útil 2,2 µs del muón, el muonio puede experimentar reacciones químicas. Debido a la diferencia de masa entre el antimuón y el electrón, el muonio (
μ⁺

e⁻
) es más similar al hidrógeno atómico (
p⁺

e⁻
) que el positronio (
e⁺

e⁻
). Su radio de Bohr y su energía de ionización están dentro del 0,5% del hidrógeno, el deuterio y el tritio y, por lo tanto, puede considerarse útil como un isótopo ligero exótico de hidrógeno.

Aunque el muonio tiene una vida breve, los químicos físicos lo estudian mediante espectroscopia de espín de muones (μSR), una técnica de resonancia magnética análoga a la resonancia magnética nuclear (RMN) o la espectroscopia de resonancia de espín de electrones (ESR). Al igual que ESR, μSR es útil para el análisis de transformaciones químicas y la estructura de compuestos con propiedades electrónicas novedosas o potencialmente valiosas. El muonio generalmente se estudia mediante la rotación del espín del muón, en la que el espín del átomo de Mu precesa en un campo magnético aplicado transversalmente a la dirección del espín del muón (ya que los muones se producen típicamente en un estado de espín polarizado a partir de la descomposición de los piones), y por paso a nivel evitado (ALC), que también se denomina resonancia de paso a nivel (LCR). Este último emplea un campo magnético aplicado longitudinalmente a la dirección de polarización y monitorea la relajación de los espines de muones causados por el "flip/flop" transiciones con otros núcleos magnéticos.

Debido a que el muón es un leptón, los niveles de energía atómica del muonio se pueden calcular con gran precisión a partir de la electrodinámica cuántica (QED), a diferencia del caso del hidrógeno, donde la precisión está limitada por incertidumbres relacionadas con la estructura interna del protón. Por esta razón, el muonio es un sistema ideal para estudiar QED de estado ligado y también para buscar física más allá del modelo estándar.

Nomenclatura

Normalmente, en la nomenclatura de la física de partículas, un átomo compuesto por una partícula cargada positivamente unida a un electrón recibe el nombre de la partícula positiva con "-io" reemplazando un "-on" sufijo, en este caso "muium". Sustitución de "-on" con (o agregando de otro modo) "-onium" se usa principalmente para estados ligados de una partícula con su propia antipartícula. El átomo exótico que consta de un muon y un antimuon (que aún no se ha observado) se conoce como muonio verdadero.