Большая Советская Энциклопедия (МЮ)

(здесь n_m,  — мюонные нейтрино и антинейтрино). Др. источники М. — рождение пар m⁺m^- фотонами (g) высоких энергий, электромагнитные распады мезонов типа  r ® m⁺ + m^-, так называемые лептонные распады гиперонов, например L° ® р + m + n_m и т. д. — играют, как правило, значительно меньшую роль.

  В космических лучах на уровне моря М. образуют основную компоненту (~80%) всех частиц космического излучения. На современных ускорителях заряженных частиц высокой энергии получают пучки М. с интенсивностью 10⁵—10⁶ частиц в сек.

  Спин n_m, возникающего при распадах (1, а), ориентирован против направления своего импульса, а спин  от распадов (1, б) — по направлению импульса. Отсюда на основании законов сохранения импульса и момента количества движения следует, что спин m⁺, рождающегося при распаде покоящихся p⁺ или К⁺, направлен против его импульса, а спин m^- — в направлении импульса (см. рис.).

  Поэтому М. в зависимости от кинематических условий их образования и энергетического спектра пионов и каонов оказываются частично (или полностью) поляризованными в направлении импульса (m^-) или против него (m⁺).

  Взаимодействие мюонов. Слабые взаимодействия М. вызывают их распад по схеме:

(где е⁺, е^-, n_e,  — позитрон, электрон, электронные нейтрино и антинейтрино соответственно); эти распады и определяют «время жизни» М. в вакууме. В веществе m^- «живёт» меньше: останавливаясь в веществе, он притягивается положительно заряженным ядром и образует так называемый мюонный атом, или m-мезоатом, — систему, состоящую из атомного ядра, m^- и электронной оболочки. В мезоатомах благодаря слабому взаимодействию может происходить процесс захвата m^- ядром:

  m^- + _ZA ® _Z-1B + n_m

(где Z — заряд ядра). Этот процесс аналогичен К- захвату электронов ядром и сводится к элементарному взаимодействию

  m^- + p ® n + n_m

(где n — нейтрон). Вероятность захвата m^- ядром растет для лёгких элементов пропорционально Z⁴ и при Z » 10 сравнивается с вероятностью распада m^-. В тяжёлых элементах «время жизни» останавливающихся m^- определяется в основном вероятностью их захвата ядрами и в 20—30 раз меньше их «времени жизни» в вакууме.

  Из-за несохранения пространственной чётности в слабом взаимодействии при распаде (2, а) позитроны вылетают преимущественно в направлении спина m⁺, а электроны в распаде (2, б) — преимущественно в направлении, противоположном спину m^- (см. рис. к ст. Слабые взаимодействия). Поэтому, изучая асимметрию вылетов электронов или позитронов в этих распадах, можно определить направления спинов m^- и m⁺.

  Современные опытные данные показывают, что во всех известных взаимодействиях М. участвует в точности так же, как электрон (позитрон), отличаясь от него только своей массой. Это явление называется m — е-универсальностью. Вместе с тем М. и электрон отличаются друг от друга некоторым внутренним квантовым числом, и такое же различие имеет место для соответствующих им нейтрино n_m и n_e (см. Лептонный заряд). Доказательством этого служит то, что нейтрино, возникающее вместе с М. (например, при распаде p⁺ ® m⁺ + n_m), не вызывает при столкновении с нуклонами рождения электрона, а также то, что не наблюдаются безнейтринные распады

Одним из возможных объяснений различия М. и электрона является предположение, что m^- и n_m отличаются от е^- и n_e лептонным зарядом (числом) l: у е^- и n_el = +1, a y m^- и n_mI = -1; для их античастиц l имеют противоположные знаки (последние распады будут запрещены тогда законом сохранения лептонного числа). Существование m — е-универсальности ставит перед теорией элементарных частиц важную и до сих пор не решённую проблему: поскольку, согласно современной теории, масса частиц имеет полевое происхождение, т. е. определяется взаимодействиями, в которых участвует частица, то непонятно, почему электрон и М., обладающие совершенно одинаковыми взаимодействиями, столь различны по своей массе. Высказывались гипотезы о наличии у М. «аномальных» взаимодействий (т. е. отсутствующих у электрона), но экспериментально такие взаимодействия не обнаружены. С др. стороны, возможно, что различие в массах М. и электрона связано с внутренним строением лептонов; однако даже сам подход к этой проблеме пока неясен. Существование М., т. о., представляет одну из интереснейших загадок природы, и не исключено, что её решение будет связано с открытиями фундаментальной важности.

  С проблемой m — е-универсальности связан также вопрос о возможном существовании др. лептонов с массой большей, чем у М. Если бы взаимодействия «тяжёлых» лептонов оказались такими же, как у m и е, то некоторые их свойства (в частности, время жизни и способы распада) можно было бы предсказать теоретически. Если такие лептоны существуют и масса их больше 0,5 Гэв, то из-за своих свойств они могли оказаться незамеченными в большинстве проводившихся опытов. Поэтому для поиска «тяжёлых» лептонов необходимы специальные эксперименты, по-видимому, с нейтрино (или фотонами) высоких энергий.