Мюоны, останавливающиеся в веществе.

Мюоны, останавливающиеся в веществе. Медленные
M., теряя энергию на ионизацию атомов, могут останавливаться в веществе.
При этом⁺ в большинстве
веществ присоединяет к себе атомный электрон, образуя систему, аналогичную
атому водорода,- т. н. мюоний. Мюоний может вступать в хим. реакции,
аналогичные реакциям атома водорода. Из-за взаимодействия с магнитными
моментами электронов вещества⁺
(спин к-рого первоначально был направлен в сторону, противоположную направлению
его влёта в вещество) частично теряет свою поляризацию. Об этом можно судить
по изменению асимметрии вылета позитронов от распада (2,a). Изучая процесс
деполяризации⁺ в веществе
в присутствии внеш. магнитных полей, удаётся установить, в какие хим. реакции
вступает мюоний, и определить скорость протекания этих реакций. В последние
годы возникло новое направление исследований свойств вещества и химических
реакций с помощью положительных M .- так называемая химия мюонов.

Отрицательные M., останавливающиеся в веществе,
как уже отмечалось, могут образовывать мюонные мезоатомы. Боровский радиус
мюонного мезоатома равен h^2/me²Z,
где
ти
е
- масса и заряд M., Z - заряд ядра, h - постоянная ланка. Эта
величина в (m,/тZ раз меньше воровского радиуса атома водорода (тмасса
электрона). Поэтому мюонные "орбиты", отвечающие нижним энергетич. уровням
мезоатома, расположены значительно ближе к ядру, чем электронные. При Z30-40
размеры мюонных "орбит" сравниваются с размерами ядер и распределение электрич.
заряда в ядре сильно сказывается на энергии низшего состояния мезоатома.
Расстояние между уровнями энергии мезоатомов при этом в mбольше, чем для соответствующего (с ядром заряда Z) водородоподобного атома,
и могут составлять десятки и сотни кэв, а для тяжёлых элементов
даже неск. Мэв.

Первоначально мюонные мезоатомы возникают
в возбуждённых состояниях, а затем, испуская последовательно-кванты
или передавая энергию атомным электронам, переходят в основное состояние.
Измеряя энергию-квантов, испускаемых
при переходах между уровнями мезоатомов, можно получить сведения о размерах
ядер, распределении электрич. заряда в ядре и др. характеристиках ядра.

Весьма своеобразно поведение в веществе
мезоатомов водорода и его изотопов (дейтерия, трития). Единичный положит,
заряд ядра в этих мезоатомах полностью "экранируется" зарядом отрицательного
M. Поэтому такая система, обладая размерами порядка 2-10^-11см,
ведёт
себя в веществе, подобно медленному нейтрону: "свободно" проникает через
электронные оболочки атомов и способна подходить на близкие расстояния
к др. ядрам. Это обусловливает возможность протекания ряда специфич. явлений;
в частности, мезоатомы водорода или дейтерия могут присоединить к себе
ещё одно ядро и образовать мезонные молекулы,
dp или dd,
аналогичные
молекулярным ионам водорода H+, HD⁺ или
D+ (d - ядро дейтерия, дейтрон). Ядра в таких молекулах,
находясь на малых расстояниях друг от друга, способны вступать в ядерные
реакции синтеза d + р->³Не +
или d + d->³Не + n, d + d -> T + р, протекающие с выделением
энергии (T - ядро трития). После акта реакции-
часто оказывается освобождённым от связи с ядром, а затем, последовательно
образуя мюонные мезоатом и мезомолекулу, может вызвать новую реакцию синтеза
и т. д., т. е. действует как катализатор ядерных реакций. Однако для практического
получения энергии ядерного синтеза катализ ядерных реакций с помощью-не
может быть использован, так как число ядерных реакций, вызываемых M. за
время его жизни, оказывается небольшим.

Лит.: Вайсенберг А. О·, Мю-мезон,
M-, 1964 (Современные проблемы физики); Бугаев Э. В., Котов Ю. Д , Розенталь
И. Л, Космические мюоны и нейтрино, M., 1970; Зельдович Я Б., Герштейн
С. С., Ядерные реакции в холодном водороде, "Успехи физических наук", 1960,
т. 71, в. 4, с. 581. С. С. Герштейн.