我們知道，原子是由質(zhì)子、中子和電子的某種組合構(gòu)成的。最簡單的原子氫只有一個質(zhì)子，并且只有一個電子圍繞著它轉(zhuǎn)。但事實證明，有一個比氫更簡單的“原子”。它被稱為緲子偶素或 μ 子素，它可以幫助研究人員了解物理學中的奧秘。
μ 子素得名于一種叫做 μ 子的粒子，它是一種幾乎與電子完全一樣的粒子，但它們之間有兩個關(guān)鍵區(qū)別。首先，μ 子的質(zhì)量大約是電子的 200 倍，但仍然比質(zhì)子輕大約 9 倍。其次，它不穩(wěn)定，大約百萬分之二秒后，它會自發(fā)衰變，留下一個電子和其他亞原子粒子。
這百萬分之二秒對于像我們這樣的人類來說短得難以察覺，但對于 μ 子來說，足以讓它與其他粒子相互作用。不僅如此，它還可以與其他粒子建立關(guān)系，例如制造看起來很像氫原子的東西！但是，μ 子帶負電，而氫的中心是一個帶正電的質(zhì)子，那么 μ 子怎么會形成像氫原子的東西呢？
事實上，μ 子素并不包含 μ 子，相反，它使用反 μ 子。每種類型的亞原子粒子都有一個質(zhì)量相同但電荷相反的反物質(zhì)對應物。反 μ 子的質(zhì)量與 μ 子相同，衰變的時間也相同，但它所帶的是正電荷而不是負電荷。關(guān)鍵點：正電荷的強度與質(zhì)子的正電荷完全相同，因此，如果一個普通的電子在反 μ 子周圍的軌道上運行，那就形成了類似原子的東西。
在化學方面，重要的是它們具有相同的電荷，而質(zhì)子和反 μ 子之間的質(zhì)量差異并不是那么重要。因此，如果忽略其超短壽命，μ“原子”作為一種化學物質(zhì)的作用幾乎與基于質(zhì)子的氫原子的作用完全相同，這就是一些科學家認為 μ 子素是最輕的氫的原因。就像其他形式的氫（如氘和氚）一樣，化學家給 μ 子素賦予了一個榮譽化學符號：Mu。如果你愿意將 Mu 視為一個元素，那么它就成為宇宙中最簡單的元素。
如今，反 μ 子很容易在粒子加速器中產(chǎn)生。但它們最初的速度非?？?，而制造 μ 子素需要慢它們的速度。這可以通過在路徑上放置鋁箔或金箔來實現(xiàn)，通過讓反 μ 子撞擊電子等來減慢它們的速度。當它們變得足夠慢時，“異性相吸”就開始發(fā)生了。帶正電的反 μ 子可以剝離一些圍繞其他原子運行的帶負電的電子，從而形成 μ 子素。
現(xiàn)在，物理學家并不是為了好玩而制造這些奇異的原子。他們之所以制造 μ 子素 ，是因為它可以讓他們使用原子物理學領域的實驗技術(shù)來研究亞原子。例如，每種原子都有其發(fā)射和吸收的獨特顏色序列，它被稱為光譜?；旧?，它可以讓科學家更多地了解給定原子的亞原子結(jié)構(gòu)和特性。
μ 子素也有自己的光譜，由于其結(jié)構(gòu)更簡單，因此理論計算會更容易。因此，科學家們可以非常精確地研究其光譜，并與理論進行對比，這讓他們能夠?qū)ふ谊P(guān)于 μ 子理論失效的地方。由于這些理論傾向于描述其他粒子的行為方式，因此它變成了所有粒子物理學的試驗臺。
除此之外，μ 子素還可能會回答一個更具體的問題：引力。具體來說，引力是否像吸引普通物質(zhì)一樣吸引反物質(zhì)？這個問題很難回答，因為沒有人制造出足夠的反物質(zhì)來正確地“稱量”它。μ 子素可能是這個問題地解決方案，它相對容易制造，而且作為一個整體是電中性的。這意味著科學家們將更容易剔除掉由電磁力引起的影響，并只關(guān)注引力的作用方式。
本文來自微信公眾號：萬象經(jīng)驗 （ID：UR4351），作者：Eugene Wang
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。