El anillo de almacenamiento de Muon g-2 en Fermilab, donde los científicos realizan experimentos para comprender mejor las propiedades del muón y probar el modelo estándar de física de partículas. Crédito: Reidar Hahn, Fermilab
El muon es una de las partículas subatómicas fundamentales, los bloques de construcción más básicos del universo como se describe en el Modelo estándar de física de partículas. Los muones son similares a los electrones pero pesan más de 207 veces más. Esa es la diferencia entre una persona adulta y un pequeño elefante. El muón es parte del grupo de los leptones. Los leptones son un tipo de partícula fundamental. Esto significa que no están hechos de trozos de materia aún más pequeños. Al igual que otros leptones, el muón se ve afectado por solo tres de las cuatro fuerzas fundamentales del universo.
Los muones que golpean la Tierra son el resultado de partículas en la atmósfera terrestre que chocan con los rayos cósmicos: protones de alta energía y núcleos atómicos que se mueven por el espacio justo por debajo de la velocidad de la luz. Los muones existen durante solo 2,2 microsegundos antes de que se descompongan en un electrón y dos tipos de neutrinos. Sin embargo, debido a que se mueven casi a la velocidad de la luz, los muones viajan mucho antes de descomponerse. Los muones creados en la atmósfera golpean constantemente cada centímetro de la superficie de la Tierra y atraviesan casi cualquier sustancia. No se detienen hasta que penetran muy por debajo de la superficie de la Tierra, potencialmente más de una milla.
Hechos rápidos
- Aproximadamente un muón golpea cada centímetro cuadrado de la Tierra cada minuto a nivel del mar. Esta tasa de radiación de fondo natural aumenta a mayores elevaciones.
- Los detectores ultrasensibles, incluidos algunos experimentos de neutrinos y materia oscura, se colocan a gran profundidad bajo tierra para minimizar el efecto de los muones atmosféricos.
- Los muones pueden ayudar a detectar material nuclear peligroso y ver el interior de las plantas de energía nuclear dañadas.
- Los científicos usan muones con fines arqueológicos para mirar dentro de objetos grandes y densos, como las pirámides de Egipto.
DOE Office of Science: Contribuciones al modelo estándar de física de partículas
El DOE tiene una larga trayectoria de apoyo a la investigación de partículas fundamentales. Cinco de los seis tipos de quarks, un tipo de leptón y los tres neutrinos se descubrieron en lo que ahora son los laboratorios nacionales del DOE. Los investigadores apoyados por la Oficina de Ciencias del DOE, a menudo en colaboración con científicos de todo el mundo, han contribuido a los descubrimientos y mediciones ganadores del Premio Nobel que refinaron el Modelo Estándar.
Gran parte de la investigación del DOE sobre los muones se ha realizado a través de diferentes versiones del experimento Muon g-2, que actualmente se encuentra en el Fermi National Accelerator Laboratory del DOE. Esta investigación se inició en la década de 1950 en CERN en Europa, continuó en el Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE de 1997 a 2001, y luego se trasladó a Fermilab en 2013. Este y otros experimentos hacen pruebas de precisión del Modelo Estándar y mejoran aún más las mediciones de las propiedades de las partículas y sus interacciones. Los teóricos trabajan con científicos experimentales para desarrollar nuevas vías para explorar el Modelo Estándar. Esta investigación también puede proporcionar información sobre qué partículas y fuerzas desconocidas podrían explicar la materia oscura y la energía oscura, así como explicar lo que sucedió con la antimateria después de la Big Bang.
Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.
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