一种奇异的“原子”

我们知道，原子是由质子、中子和电子的某种组合构成的。最简单的原子氢只有一个质子，并且只有一个电子围绕着它转。但事实证明，有一个比氢更简单的“原子”。它被称为缈子偶素或 μ 子素，它可以帮助研究人员了解物理学中的奥秘。

μ 子素得名于一种叫做 μ 子的粒子，它是一种几乎与电子完全一样的粒子，但它们之间有两个关键区别。首先，μ 子的质量大约是电子的 200 倍，但仍然比质子轻大约 9 倍。其次，它不稳定，大约百万分之二秒后，它会自发衰变，留下一个电子和其他亚原子粒子。

这百万分之二秒对于像我们这样的人类来说短得难以察觉，但对于 μ 子来说，足以让它与其他粒子相互作用。不仅如此，它还可以与其他粒子建立关系，例如制造看起来很像氢原子的东西！但是，μ 子带负电，而氢的中心是一个带正电的质子，那么 μ 子怎么会形成像氢原子的东西呢？

事实上，μ 子素并不包含 μ 子，相反，它使用反 μ 子。每种类型的亚原子粒子都有一个质量相同但电荷相反的反物质对应物。反 μ 子的质量与 μ 子相同，衰变的时间也相同，但它所带的是正电荷而不是负电荷。关键点：正电荷的强度与质子的正电荷完全相同，因此，如果一个普通的电子在反 μ 子周围的轨道上运行，那就形成了类似原子的东西。

在化学方面，重要的是它们具有相同的电荷，而质子和反 μ 子之间的质量差异并不是那么重要。因此，如果忽略其超短寿命，μ“原子”作为一种化学物质的作用几乎与基于质子的氢原子的作用完全相同，这就是一些科学家认为 μ 子素是最轻的氢的原因。就像其他形式的氢（如氘和氚）一样，化学家给 μ 子素赋予了一个荣誉化学符号：Mu。如果你愿意将 Mu 视为一个元素，那么它就成为宇宙中最简单的元素。

如今，反 μ 子很容易在粒子加速器中产生。但它们最初的速度非常快，而制造 μ 子素需要慢它们的速度。这可以通过在路径上放置铝箔或金箔来实现，通过让反 μ 子撞击电子等来减慢它们的速度。当它们变得足够慢时，“异性相吸”就开始发生了。带正电的反 μ 子可以剥离一些围绕其他原子运行的带负电的电子，从而形成 μ 子素。

现在，物理学家并不是为了好玩而制造这些奇异的原子。他们之所以制造 μ 子素 ，是因为它可以让他们使用原子物理学领域的实验技术来研究亚原子。例如，每种原子都有其发射和吸收的独特颜色序列，它被称为光谱。基本上，它可以让科学家更多地了解给定原子的亚原子结构和特性。

μ 子素也有自己的光谱，由于其结构更简单，因此理论计算会更容易。因此，科学家们可以非常精确地研究其光谱，并与理论进行对比，这让他们能够寻找关于 μ 子理论失效的地方。由于这些理论倾向于描述其他粒子的行为方式，因此它变成了所有粒子物理学的试验台。

除此之外，μ 子素还可能会回答一个更具体的问题：引力。具体来说，引力是否像吸引普通物质一样吸引反物质？这个问题很难回答，因为没有人制造出足够的反物质来正确地“称量”它。μ 子素可能是这个问题地解决方案，它相对容易制造，而且作为一个整体是电中性的。这意味着科学家们将更容易剔除掉由电磁力引起的影响，并只关注引力的作用方式。

本文来自微信公众号：万象经验 （ID：UR4351），作者：Eugene Wang

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