Терминологическое

Листая PRL, наткнулся на статью, в заголовке которой встретилось выражение "положительно заряженный мюоний" (Mu⁺). Я его перечитал пять раз, но так и не понял, что оно значит. Дело в том, что в физике элементарных частиц существует много разных "-ониев": позитроний (связанное состояние e⁺e⁻), чармоний (связанное состояние чарм-кварка и его же антикварка), топоний (связанное топ-кварк-антикварковое состояние, которое впрочем не образуется). По логике вещей, мюонием тогда следовало бы называть связанное состояние μ⁺μ⁻. Но все эти "-онии" электрически нейтральны. Что же тогда означает положительно заряженный мюоний? Просто антимюон? Но зачем его тогда называть мюонием?

Полез разбираться. И оказалось, что никакой логикой вещей тут и не пахнет -- по крайней мере, с точки зрения физики элементарных частиц :)

Первый шок (для меня как ФЭЧиста): мюоний -- это связанное состояние антимюона μ⁺ и электрона e⁻. Название это закрепилось очень давно, с момента открытия мюония в 1960 году (подробности см. в статье Мюоний в УФН аж за 1969 год; современную ситуацию см. в обзорной статье Past, Present and Future of Muonium).

Следующий шок: оказывается, мюоний у химиков принято считать сверхлегким изотопом водорода. Вообще, обычно изотопы элемента отличаются лишь количеством нейтронов в ядре, но никак не протонов. А тут в "ядре" ноль протонов, ноль нейтронов, один антимюон. Впрочем, некий смысл в этом можно найти: с точки зрения химии изотоп характеризуется не реальной внутренней структурой ядра, а лишь массой и зарядом. Если ограничиваться только этими характеристиками, то действительно мюон выглядит просто как сверхлегкий протон.

Затем я откопал пояснения ИЮПАК по поводу названий мюония и его соединений. Там еще раз подтвердили, что он считается легким изотопом водорода, c химическим символом Mu, и по аналогии с водородом положительно заряженным ионом мюония Mu⁺ является просто антимюон. Я так понял, смысл названия Mu⁺ в том, что оно подчеркивает, что это не просто свободный антимюон, а антимюон в химическом окружении.

Там еще сообщается, как называть соединения с мюоном (например, мюонид натрия NaMu, или невыговариваемое для меня соединение 6-мюониоциклогекса-2,4-диен-1-ил). И совсем кощуственное: связанное состояние μ⁺μ⁻ они постановили называть "мюонным мюонием" :)

И наконец, шок номер три. Цитата из того же постановления ИЮПАК:

Negative muons have a shorter life time than positive muons and are currently thought not to be chemically relevant.

Для ФЭЧиста это звучит совершенно безумно, поскольку из CPT теоремы вытекает, что время жизни частицы и античастицы одинаково, и это проверено экспериментально с огромной точностью. Но на самом деле тут везде по умолчанию предполагается (химики!), что речь идет не об изолированном положительном или отрицательном мюоне, а о мюоне в веществе. А отрицательный мюон действительно ведет себя в веществе совсем не так, как положительный -- он притягивается в ближайшему ядру, садится на самый низкий уровень и часто захватывается ядром. Вероятно, это и дает ему меньшее время жизни в среде, чем положительному мюону (впрочем, подробных данных я не нашел).

Такая вот разница между тем, что по умолчанию полагают химики и физики :)