Il misteri dei muoni.

Vabbè – mi dice il mio cane – prima di dirmi quali sono i misteri dei muoni, spiegami cosa sono i muoni.
Hai ragione – rispondo.

Fu nel 1936 quando Anderson e Neddermeyer scoprirono una nuova particella di massa intermedia tra l’elettrone e il protone.
Inizialmente era stata ipotizzata la possibilità che il muone fosse uno stato eccitato dell’elettrone, il che significa che è instabile ed entro breve tempo deve trasformarsi o decadere.
Attualmente il muone fa parte delle particelle di seconda generazione. Nel modello standard è considerato un leptone, le particelle “leggere” come gli elettroni.

Massa, decadimento e velocità
In realtà la massa a riposo dei muoni è di 105,6 MeV/c², circa 207 volte la massa dell’elettrone, e come l’elettrone ha carica negativa e spin 1/2. Per questa ragione viene anche pensato come un elettrone pesante.
Due sono le caratteristiche notevoli del muone: la sua velocità di decadimento e la sua velocità che è molto prossima a quella della luce.
Per quanto riguarda il decadimento, è stato misurato accuratamente che corrisponde a circa 2.10^-6 secondi (circa 2 nano secondi, 2 milionesimi di secondo). In questi pochi istanti di vita il muone si trasforma in un elettrone ed un neutrino muonico anche se questo tipo di decadimento non è stato mai osservato e per questo il muone è considerata una particella a sé. Il decadimento tipico è la trasformazione e +υe+υµ ovvero un elettrone e due neutrini.

A questo punto il mio cane mi interrompe per chiedermi di non dilungarmi troppo nella spiegazione ma di chiarire da dove provengono e spiegare subito i suoi misteri.
Devo dire che il mio cane ha ragione, perché  un lettore occasionale potrebbe annoiarsi.

Raggi cosmici e muoni.
I muoni sono una evidente causa di particelle più pesanti provenienti dallo spazio, sono le uniche che raggiungono il terreno (quindi rilevabili) e sono importanti anche per la relazione che hanno con i neutrini.
Le particelle che arrivano dallo spazio non sono altro che particelle subatomiche, ovvero frammenti di atomi (principalmente protoni e nuclei leggeri) – storicamente chiamati raggi cosmici – che provengono da vari corpi celesti: pulsar, stella di neutroni, magnetar (resti di supernove), buchi neri, quasar, active galaxy nuclei.

Primo mistero dei muoni.
I raggi cosmici accelerati dalle sorgenti nello spazio si propagano a velocità relativistiche e perciò posseggono energie enormi.
Quello che avviene a terra è una pioggia ad intermittenza di raggi cosmici. E’ l’impatto tra raggi cosmici e atmosfera terrestre a produrre un numero di particelle elementari chiamate muoni, per l’appunto.
Quando una particella dei raggi cosmici si scontra con una molecola dell’atmosfera terrestre, genera una cascata di particelle secondarie.
In realtà i ricercatori hanno registrato che gli sciami di raggi cosmici che interagiscono con l’atmosfera generano una quantità di muoni decisamente superiore a quello previsto dai modelli di creazione di queste particelle elementari elaborati sulla base dei dati ottenuti con il Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra.
Questo potrebbe significare che a energie di collisione superiori a quelle attualmente raggiunte da LHC, nell’ordine dei teraelettronvolt, l’interazione forte – una delle quattro forze fondamentali della natura, coinvolta nella generazione dei muoni e nella formazione dei nuclei atomici – si comporta in modo differente da quanto avviene a energie minori.

Il seguito al prossimo post.
…… continua ……

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