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ミュオンとは?

みゅおん

ミュオンとは、電子と同じ電荷を持ちながら質量が約207倍ある素粒子で、宇宙線として地球に降り注いでいます。

ミュオン(muon、μ粒子)は、素粒子の標準模型においてレプトン分類される基本粒子です。電子と同じ-1の電荷を持ちますが、質量は電子の約207倍(約105.7 MeV/c²)あり、「重い電子」とも呼ばれます。

ミュオンは主に宇宙線大気上層で原子核と衝突した際に生じるパイ中間子の崩壊によって生まれます。寿命は約2.2マイクロ秒と非常に短いですが、相対論的速度(光速の約99.7%)で飛ぶため時間の遅れの効果により地表まで到達できます。これは特殊相対性理論を実証する古典的な実例として有名です。

ミュオンの主な性質をまとめると以下のようになります。

  • 電荷:-1(反ミュオンは+1)
  • スピン:1/2(フェルミオン)
  • 崩壊:電子+ニュートリノ2個へ崩壊
  • 物質透過力:電子より格段に高い

応用面では、μSR法(ミュオンスピン回転・緩和・共鳴)として物質中の磁場や内部構造の精密測定に使われるほか、ピラミッドや火山内部のミュオグラフィ(透視撮影)にも活用されています。素粒子物理学では、ミュオンの異常磁気モーメントが標準模型の予測からわずかにずれており、新物理の手がかりとして世界中で精密実験が行われています。

使い方・例文

宇宙線研究では、地表に降り注ぐミュオンを検出器で観測することで宇宙線の強度や到来方向を調べます。また、ミュオグラフィの技術を使って富士山や東北の火山の内部構造を非破壊で透視する研究が日本でも進められています。

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