Edición de «Muon»

{{Ficha de partícula
| nombre = Muon
| imagen = 
| tamaño_imagen = 
| pie = 
| num_tipos = 
| clasificación = 
| composición = [[Partícula elemental]]
| familia = [[Fermión]]
| grupo = [[Leptón]]
| generación = Segunda
| interacción = [[Gravedad]], [[Electromagnetismo]], [[Interacción débil]]
| antipartícula = Antimuón (µ<sup>+</sup>)
| teorizada = −
| descubierta = [[Carl David Anderson]] (1936)
| símbolo = (µ<sup>−</sup>)
| masa = 105,6583745 ± 0,0000024 [[electronvoltio|MeV]]/[[velocidad de la luz|c]]<sup>2</sup><ref name=Tanabashi2018 />
| vida_media = 2,1969811 ± 0,0000022 × 10<sup>−6</sup> [[segundo (unidad de tiempo)|s]]
| decaimiento_de_partícula = 
| carga_eléctrica = −1 [[carga elemental|e]]
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| espín = <math>\begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} \hbar\;</math>
| num_estados_espín = 
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}}

Un '''muon''' ({{IPAc-en||m|(|j|)|uː|ɑː|n}}. {{Respell|M(Y)OO|on}}; de la letra [[alfabeto griego|griega]] [[mu (letra)|mi]] (μ) utilizada para representarlo) es una [[partícula elemental]] masiva similar al [[electrón]], con una [[carga eléctrica]] de &minus;1&nbsp;''[[carga elemental|e]]'' y un [[espín]] de {{fracción|1|2}}, pero con una masa mucho mayor. Se clasifica como [[leptón]]. Al igual que otros leptones, se cree que el muon no está compuesto por ninguna partícula más simple; es decir, es una [[partícula fundamental]]. Está asociada con su correspondiente antipartícula, el [[antimuón]] (µ<sup>+</sup>).

El muon es una [[partícula subatómica]] inestable con una [[vida media]] de 2,2&nbsp;µs, mucho más larga que muchas otras partículas subatómicas. Al igual que la desintegración del [[neutrón]] no elemental (con una vida de unos 15 minutos), la desintegración del muon es lenta (para los estándares subatómicos) porque la desintegración está mediada sólo por la [[interacción débil]] (en lugar de la más potente [[interacción fuerte]] o [[interacción electromagnética]]), y porque la diferencia de masa entre el muon y el conjunto de sus productos de desintegración es pequeña, proporcionando pocos [[Grado de libertad (física)| grados de libertad]] cinéticos para la desintegración. La desintegración del muon casi siempre produce al menos tres partículas, que deben incluir un electrón de la misma carga que el muon y dos tipos de [[neutrinos]].

Como todas las partículas elementales, el muón tiene una [[antipartícula]] correspondiente de carga opuesta (+1&nbsp;''e'') pero igual [[masa]] y espín: el '''antimuón''' (también llamado ''muón positivo''). Los muones se denominan μ- y los antimuones μ+. Antiguamente, los muones se denominaban ''mesones mu'', pero los físicos de partículas modernos no los clasifican como [[Mesón| mesones]], y la comunidad de físicos ya no utiliza ese nombre.

Los muones tienen una [[masa]] de 105.66 [[Electronvoltio#Masa|MeV/c²]], que es aproximadamente 206.7682830(46) veces la del electrón, ''m''<sub>e</sub>. También existe un tercer leptón, el [[tau (partícula)|tau]], aproximadamente 17 veces más pesado que el muon.
[[Archivo:CMS_muon_chambers.jpg|miniaturadeimagen|Cámara de muones del [[experimento CMS]]]]
Debido a su mayor masa, los muones aceleran más lentamente que los electrones en los campos electromagnéticos y emiten menos [[radiación de frenado]] (radiación de desaceleración). Esto permite a los muones de una energía dada [[Poder de frenado|penetrar mucho más profundamente]] en la materia, ya que la deceleración de electrones y muones se debe principalmente a la pérdida de energía por el mecanismo de radiación de frenado. Por ejemplo, los llamados muones secundarios, creados por [[rayos cósmicos]] que inciden en la atmósfera, pueden penetrar en ésta y alcanzar la superficie terrestre e incluso las minas profundas.

Como los muones tienen una masa y una energía mayores que la [[energía de desintegración]] de la radiactividad, no se producen por [[desintegración radiactiva]]. No obstante, se producen en grandes cantidades en interacciones de alta energía en la materia normal, en ciertos [[aceleradores de partículas]] experimentos con [[hadrones]] y en interacciones de rayos cósmicos con la materia. Estas interacciones suelen producir inicialmente [[mesones pi]], que casi siempre decaen en muones.

Al igual que los otros leptones cargados, el muón tiene un [[neutrino muónico]] asociado, denominado Neutrino muónico, que difiere del [[neutrino electrónico]] y participa en diferentes reacciones nucleares.

== Clasificación en el modelo estándar ==
Pertenece a la segunda generación de leptones, junto al [[electrón]], que pertenece a la primera y al [[Tau (partícula)|tau]], que pertenece a la tercera. Es un [[fermión]] cuyo [[espín|spin]] es la mitad de la [[constante reducida de Planck]] y cumple también, como los demás leptones, la [[simetría CPT]] con su respectiva [[antipartícula]].

== Desintegración ==
El muon es la partícula cargada eléctricamente con masa mayor al electrón, su desintegración ha de producir por tanto un electrón más otras partículas cuya carga eléctrica total sea nula. El resultado más frecuente es un electrón, un antineutrino-electrónico y un µ-neutrino. Su antipartícula, el antimuón, se desintegra en un [[positrón]], un [[Electrón-neutrino|e-neutrino]] y un µ-antineutrino:
: <math>\mu^-\to e^-+\bar\nu_e+\nu_\mu,~~~\mu^+\to e^++\nu_e+\bar\nu_\mu</math>.
Es muy poco frecuente que aparezca en su desintegración un par de [[Fotón|fotones]] y e-positrón.

== Historia ==
El muon fue la primera partícula elemental descubierta que no pertenecía a los átomos convencionales. Fue descubierto por [[Carl David Anderson|Carl Anderson]] y [[Seth Neddermeyer]] en 1936,<ref name= AndersonNeddermeyer1936 /><ref name= NeddermeyerAnderson1937 /> y confirmada su existencia posteriormente por [[J. Curry Street|J. C. Street]] y [[Edward Carl Stevenson|E. C. Stevenson]],<ref name= StreetStevenson1937 /> mientras estudiaban la [[radiación cósmica]] en una [[cámara de niebla]], al detectar la presencia de partículas que se curvaban al pasar por un [[campo electromagnético]] de forma distinta a los electrones y a otras partículas conocidas, con una curvatura intermedia entre el electrón y el [[protón]].

Con anterioridad, en 1935, una partícula similar había sido predicha por [[Hideki Yukawa]] para explicar que la [[interacción nuclear fuerte]] se transmitiese a través de una partícula portadora al igual que el [[fotón]] transmitía la [[fuerza electromagnética]], pero como aquella no tiene influencia a largas distancias, no debería tener una masa nula como el fotón sino una masa estimada en 200 veces la del electrón.<ref name= Yukawa1935 /> Dada la coincidencia de masas, se especuló en un principio con que la partícula recién descubierta pudiese ser la misma predicha por Yukawa. Sin embargo, el muon interacciona con otras partículas a través de la fuerza electromagnética e ignora las fuerzas nucleares, por lo que no podía identificarse con ella. La partícula predicha por Yukawa fue identificada en 1947 con el descubrimiento del [[pion]].<ref name= Anderson1961 />

Se supuso que la carga eléctrica era igual a la del electrón y su masa intermedia entre protón y electrón, por lo que la llamó en un principio ''mesotrón'' (del griego ''meso'', intermedio). Pero al aparecer más tarde nuevas partículas intermedias, que adoptaron el nombre genérico de [[mesón|mesones]], se vio en la necesidad de diferenciar tal partícula, que pasó a llamarse ''µ-mesón''.

El µ-mesón divergía significativamente de otros mesones; su desintegración producía un electrón y un par de [[neutrino]]s (neutrino y antineutrino), al contrario de lo que se había observado en otros mesones, que generaban uno solamente (ya fuera neutrino o antineutrino). Se consideró que los otros mesones eran [[hadrón|hadrones]] (partículas formadas por [[quark]]s y que por tanto intervienen en la [[interacción nuclear fuerte]]) formados por dos quarks. Sin embargo más tarde se descubrió que los muones eran partículas elementales ([[leptón|leptones]]) sin estructura de quark, similar a los electrones, por lo que la denominación mesón fue abandonada y se pasó a denominarse ''muon''. 

En 1960 se descubrió que el antimuón podía reemplazar al protón en un [[átomo]], al descubrirse los [[muonio|átomos de muonio]], en los cuales un electrón orbita en torno a un antimuón (muon con carga positiva). Átomo que se desintegra rápidamente (2&nbsp;µs) dando un electrón y dos neutrinos.

Una partícula con una masa en el rango [[mesón]] había sido predicha antes del descubrimiento de cualquier mesón, por el teórico [[Hideki Yukawa]]:<ref>{{cite journal |author=Yukawa, Hideki |url=http://web.ihep.su/dbserv/compas/src/yukawa35/eng.pdf |title=Sobre la interacción de las partículas elementales |journal=Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan |year=1935 |volume=17 |issue=48 |pages=139-148}}</ref>

<blockquote>
Parece natural modificar la teoría de Heisenberg y Fermi de la siguiente manera. La transición de una partícula pesada del estado de neutrón al de protón no siempre va acompañada de la emisión de partículas ligeras. A veces la transición es asumida por otra partícula pesada.
</blockquote>

Debido a su masa, inicialmente se pensó que el mesón mu era la partícula de Yukawa y algunos científicos, entre ellos [[Niels Bohr]], lo llamaron originalmente el ''yukón''. 
El hecho de que el mesotrón (es decir, el muón) no era la partícula de Yukawa se estableció en 1946 mediante un experimento realizado por [[Marcello Conversi]], [[Oreste Piccioni]] y Ettore Pancini en Roma. En este experimento, que [[Luis Walter Álvarez]] calificó como el "inicio de la física de partículas moderna" en 1968 su conferencia del Nobel,<ref name=Nobel>{{cite journal |last1=Alvarez |first1=Luis W. |date=11 de diciembre de 1968 |title=Desarrollos recientes en la física de partículas |url=http://www.nobelprize. org/nobel_prizes/physics/laureates/1968/alvarez-lecture.pdf |journal=Nobel Lecture |access-date=2017-07-17 }}</ref> demostraron que los muones de los rayos cósmicos decaían sin ser capturados por núcleos atómicos, contrariamente a lo esperado por el mediador de la [[fuerza nuclear]] postulado por Yukawa.  La partícula predicha por Yukawa, el [[mesón pi]], fue finalmente identificada en 1947 (de nuevo a partir de interacciones de rayos cósmicos).

Al conocerse ahora dos partículas con la masa intermedia, se adoptó el término más general ''mesón'' para referirse a cualquier partícula de este tipo dentro del intervalo correcto de masas entre electrones y nucleones. Además, para diferenciar entre los dos tipos distintos de mesones tras el descubrimiento del segundo mesón, la partícula mesotrónica inicial pasó a llamarse ''mesón mu'' (la letra griega ''μ'' [''mu''] corresponde a ''m''), y el nuevo mesón de 1947 (la partícula de Yukawa) se denominó ''mesón pi''.

Como posteriormente se descubrieron más tipos de mesones en experimentos con aceleradores, se acabó descubriendo que el mesón mu difería significativamente no sólo del mesón pi (de aproximadamente la misma masa), sino también de todos los demás tipos de mesones. La diferencia radicaba, en parte, en que los mesones mu no interaccionaban con la fuerza nuclear, como hacían los mesones pi (y así lo exigía la teoría de Yukawa). Los mesones más nuevos también mostraron indicios de comportarse como el mesón pi en las interacciones nucleares, pero no como el mesón mu. Además, los productos de desintegración del mesón mu incluían tanto un [[neutrino]] como un [[antineutrino]], en lugar de sólo uno u otro, como se observó en la desintegración de otros mesones cargados.

En el [[Modelo Estándar]] de [[física de partículas]] codificado en la década de 1970, todos los mesones distintos del mesón mu se consideraron [[hadrones]] -es decir, partículas formadas por [[quarks]]- y, por tanto, sujetos a la fuerza nuclear. En el modelo de los quarks, un ''mesón'' ya no se definía por su masa (pues se habían descubierto algunos muy masivos, más que [[nucleones]]s), sino que eran partículas compuestas exactamente de dos cuarks (un cuark y un anticuark), a diferencia de los [[Barión| bariones]], que se definen como partículas compuestas de tres quarks (los protones y neutrones eran los bariones más ligeros). Los mesones mu, sin embargo, habían demostrado ser partículas fundamentales (leptones) como los electrones, sin estructura de cuarks. Así pues, los "mesones" mu no eran mesones en absoluto, en el nuevo sentido y uso del término ''mesón'' utilizado con el modelo de cuarks de la estructura de partículas.

Con este cambio en la definición, el término ''mesón mu'' fue abandonado, y sustituido siempre que fue posible por el término moderno ''muón'', haciendo del término "mesón mu" sólo una nota histórica a pie de página. En el nuevo modelo de quarks, otros tipos de mesones siguieron denominándose a veces con una terminología más corta (por ejemplo, ''pión'' para el mesón pi), pero en el caso del muón, conservó el nombre más corto y nunca más volvió a denominarse correctamente con la antigua terminología "mesón mu".

El reconocimiento final del muón como un simple "electrón pesado", sin ningún papel en la interacción nuclear, pareció tan incongruente y sorprendente en su momento, que el premio Nobel [[Isidor Isaac Rabi|I.&nbsp;I.&nbsp;Rabi]] bromeó célebremente: "¿Quién ordenó eso?"<ref name=Bartusiak>{{cite news |url=https://www.nytimes.com/1987/09/27/books/science-technology-who-ordered-the-muon.html |department=Science & Technology |title=¿Quién ordenó el muón? |first=Marcia |last=Bartusiak |newspaper=[[The New York Times]] |date=27 de septiembre de 1987 |access-date=30 de agosto de 2016}}</ref>

En el [[Experimental testing of time dilation#Experimento de Rossi-Hall|Experimento de Rossi-Hall]] (1941), se utilizaron muones para observar la [[dilatación del tiempo]] (o, alternativamente, la [[contracción de la longitud]]) predicha por la [[relatividad especial]], por primera vez. <ref>{{cite journal | last = Self | first = Sydney | title = APLICACIÓN DE LA SEMÁNTICA GENERAL A LA NATURALEZA DE LA HISTORIA DEL TIEMPO | date = 2018 | journal = A Review of General Semantics | volume = 75 | issue = 1-2 | pages = 162-166}}</ref>

== Véase también ==
* [[Lista de partículas]]
* [[Número leptónico]]

== Referencias ==
{{Listaref|refs=

<ref name= Tanabashi2018>{{cita publicación |autor1= Tanabashi, M. |autor2= et al. |título= Review of particle physics | publicación= Physics Review D |volumen= 98 |número = 030001 |año= 2018 |editorial= Particle Data Group |url= http://pdg.lbl.gov/2019/listings/rpp2019-list-muon.pdf |formato= pdf |doi= 10.1103/PhysRevD.98.030001 |fechaacceso= 25 de julio de 2019}}</ref><ref name= Anderson1961>{{cita publicación |apellidos= Anderson |nombre= C. D. |año= 1961 |título= Early Work on the Positron and Muon |publicación= American Journal of Physics |volumen= 29 |número= 12 |páginas= 825-830 |ubicación=  |editorial= American Institute of Physics |url= https://pdfs.semanticscholar.org/8c64/175a3cdd47350694480034a966ff8acda025.pdf |formato= pdf |doi= 10.1119/1.1937627 |issn= 0002-9505 |fechaacceso= 21 de julio de 2019 |fechaarchivo= 21 de julio de 2019 |urlarchivo= https://web.archive.org/web/20190721171235/https://pdfs.semanticscholar.org/8c64/175a3cdd47350694480034a966ff8acda025.pdf |deadurl= yes }}</ref><ref name= AndersonNeddermeyer1936>{{cita publicación |autor1= Anderson, C. D. |autor2= Neddermeyer, S. |año= 1936 |título= Cloud Chamber Observations of Cosmic Rays at 4300 Meters Elevation and Near Sea-Level |publicación= Physical Review |volumen= 50 |número= 4 |editorial= American Physical Society |url= https://core.ac.uk/download/pdf/4875409.pdf |formato= pdf |doi= 10.1103/PhysRev.50.263 |fechaacceso=21 de julio de 2019}}</ref><ref name= NeddermeyerAnderson1937>{{cita publicación |autor1=Neddermeyer, S. |autor2= Anderson, C. D.|año=1937 |título=Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles  |publicación= Physical Review |volumen=51 |número=10 |páginas=884–886 |editorial= American Physical Society |url= http://web.ihep.su/dbserv/compas/src/neddermeyer37/eng.pdf |formato= pdf |doi=10.1103/PhysRev.51.884 |bibcode = 1937PhRv...51..884N |fechaacceso= 21 de julio de 2019}}</ref><ref name= StreetStevenson1937 >{{cita publicación |autor1= Street, J. C. |autor2= Stevenson, E.C. |año= 1937 |título= New Evidence for the Existence of a Particle of Mass Intermediate Between the Proton and Electron |publicación= Physical Review |volumen= 52 |número= 9 |páginas= 1003–1004 |editorial= American Physical Society |url= http://web.ihep.su/dbserv/compas/src/street37b/eng.pdf |formato= pdf |doi=10.1103/PhysRev.52.1003 |bibcode = 1937PhRv...52.1003S |fechaacceso= 21 de julio de 2019}}</ref><ref name= Yukawa1935 >{{cita publicación |autor=Yukawa, Hideki |título= On the Interaction of Elementary Particles |publicación= Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan |url=http://web.ihep.su/dbserv/compas/src/yukawa35/eng.pdf |formato= pdf |volumen= 17 |número= 48 |páginas= 139–148 |doi=10.11429/ppmsj1919.17.0_48 |año=1935 |fechaacceso= 21 de julio de 2019}}</ref>

}}

== Notas ==
{{listaref |group="nota" |refs=
}}

== Enlaces externos ==
* [http://muonsources.org Muonsources.org]
* [http://nmi3.eu NMI3 - Neutron and Muon Integrated Infrastructure Initiative]
* [https://www.academia.edu/126177932/Medici%C3%B3n_de_la_Dilataci%C3%B3n_del_Tiempo_Relativista_usando_Muones_Frish_Smith_1963_ Medición de la Dilatación del Tiempo Relativista usando Muones] David H. Frisch y James H. Smith. Dep. de Física, MIT. America Journal of Physics. 31 (14 Enero de 1963)

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