ミュオン

日本では、湯川秀樹博士が1935年に中間子（パイオン）の存在を予言し、理化学研究所の仁科芳雄博士が1937年に宇宙線のなかにミュオンを発見しました。

現在では、パイオンもミュオンも高エネルギー陽子加速器によって人工的に作ることができます。高エネルギー陽子ビームを炭素原子核に入射させると原子核反応でパイオンが生成され、パイオンが崩壊してミュオンが生まれます。

ミュオンは電子の仲間に属する素粒子で、質量は陽子の1/9または電子の207倍です。物質中に入ると、正ミュオンは“軽い陽子”、そして、負ミュオンは“重い電子”として振る舞います。

正ミュオンはパイオンから生まれる時にミュオンスピン（磁石の針）が100％そろっているので、物質中の局所位置での磁場の大きさやその揺らぎを高感度に観測できます。ミュオンスピンの時間的変化を測定して物質の性質を調べる方法はミュオンスピン回転、緩和、共鳴法（μSR法）と呼ばれ、新機能物質等の物性研究に応用されています。

負ミュオンは物質中では原子核のミュオン軌道に入り、通常の原子より207倍小さいミュオン原子を作ります。また、ミュオン原子を作る時に、通常のＸ線の207倍高いエネルギーのミュオン原子X線を発生します。これらの性質を利用してミュオン触媒d-t核融合研究、原子核研究、非破壊元素分析への応用研究が進んでいます。