Un verdadero muonio solo vive durante dos microsegundos. Estos átomos están formados por una partícula elemental cargada positiva y negativamente, también conocida como muones. Aunque todavía no se han observado experimentalmente, un físico teórico japonés ha descubierto nuevas formasde crearlos, en principio, a través de colisiones de partículas. El primer método consiste en colisionar un muón cargado negativamente y un átomo de muonio formado por un muón positivo y un electrón. El segundo consiste en colisionar un muón cargado positivamente y un átomo de hidrógeno muónico formado porun protón y un muón negativo. El autor descubrió que la segunda opción ofrece los avances más prometedores para la detección de muonio. Estos hallazgos se han publicado en EPJ D por Kazuhiro Sakimoto de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón en Kanagawa.
En este estudio, Sakimoto realiza cálculos teóricos utilizando el método semiclásico para describir la dinámica dominada por el primer proceso. En tales casos, la distancia entre los muones negativos y positivos se trata como una variable clásica y los grados restantes de libertadson descritos por la mecánica cuántica.
Posteriormente, la dinámica de intercambio de muones en el segundo enfoque que involucra un muón cargado positivamente que colisiona con un hidrógeno muónico se basa en simulaciones que se basan en el llamado método de Montecarlo de trayectoria clásica CTMC. Los grados de libertad en tales casos sondescrito usando la mecánica clásica.
Este estudio teórico es relevante para experimentos con haces de muón de baja energía como parte del proyecto Ultra Slow Muon en J-PARC MUSE. Además, analizar los muonios mediante métodos espectroscópicos puede ser útil para realizar pruebas de alta precisión relacionadas con una teoría llamadaElectroDynamics cuántica QED. La precisión de las mediciones anteriores basadas en átomos de hidrógeno estaba limitada por las incertidumbres relacionadas con la estructura interna del protón dentro de su núcleo. Esto es importante para un tipo particular de medición del tamaño del protón, llamado 'rompecabezas del radio de protones', eso no se ha resuelto en los últimos cinco años. Hasta ahora, dos técnicas de medición diferentes han arrojado dos medidas diferentes para el tamaño del protón.
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