Andi Hektor, Kristjan Kannike
Elektroni raskema sõsara müüoni abil saab otsida nii seni avastamata elementaarosakeste jälgi kui ka uurida materjalide omadusi ja läbi valgustada suuri objekte. Müüonite probleem on aga selles, et nad lagunevad kiiresti. Eri rakenduste tarbeks oleks hädavajalik luua väiksem, töökindlam ja odavam müüonite allikas.
Osakeste standardmudelis ei ole elektronid ainukesed kerged laetud osakesed. Müüon, elektroni raskem sõsar, kuulub standardmudeli teise põlvkonda. Paigalseisva müüoni keskmine eluiga on 2,2 mikrosekundit (miljondikku sekundit): ta laguneb elektroniks ja kaheks neutriinoks. Me saame müüoni eluiga pikendada tänu relativistlikule aja aeglustumisele peaaegu valguse kiirusega liikuvate müüonite puhul. Seetõttu jõuavad maapinnale kõrgel atmosfääris kosmiliste kiirte mõjul tekkivad müüonid.
Näiliselt ei erista müüoneid elektronidest miski peale 200 korda suurema massi. Ent on võimalik, et uued, seni avastamata osakesed vastastikmõjustuvad tugevamini massiivse müüoni kui elektroniga ning muudavad nii salamisi tema omadusi. Seetõttu nähakse suurt vaeva, et täpselt ära mõõta müüoni omadusi, ennekõike anomaalset magnetmomenti. Selle üliväikegi kõrvalekalle standardmudeli ennustustest annaks märku senitundmatute osakeste eksisteerimisest looduses.
Osakestefüüsikud unistavad ka müüonkiirendist, kus elektronide asemel põrgatataks kokku müüoneid. Elektronide kiirendid on enamasti sirged (lineaarkiirendid), mitte ringkiirendid, sest pööretel läheb osa elektronide energiast kiirgusena raisku. Väga pikka kiirendit või väga suurt ringtunnelit on aga raske ja kallis ehitada. Müüonringkiirendi saaks ehitada palju pisema, kuna müüonite suure massi tõttu on energiakaod miljard korda väiksemad kui elektronidel.
Niisuguse müüonkiirendi loomiseks oleks teadlastel ja inseneridel siiski vaja väga palju võimsamat müüonite algallikat. Pärast tekkimist tuleb müüonid välkkiirelt suunata kiirendisse ja üles kiirendada, enne kui nad laguneda jõuavad. Neid peab olema korraga piisavalt palju ja ühesuguse energiaga.
Euroopa tuumauuringute organisatsiooni CERN 10-meetrine plamakiirendi AWAKE. Selles tekitab elektrone kiirendava kiilulaine plasmasse tulistatud suure energiaga prootonite kimp. MAXIMILIEN BRICE / WIKIPEDIA
Müüoneid saab kasutada ka materjalide uurimisel, sest kui piisavalt madala energiaga müüon satub ainesse, võib ta seal samamoodi kui elektron jääda tiirlema ümber aatomituuma. Ainuke erinevus on selles, et suure massi tõttu liigub müüon väga lähedal aatomi tuumale. Valguskiirguse asemel on müüonaatomi spektrijoonteks hoopis röntgenikiirgus.
Mõõtes müüonaatomi lagunemist, saab määrata mitut aine omadust täpselt selles piirkonnas, kus müüon lagunes. Peale selle saab mõõta materjali koostist sügaval objekti sees, sest röntgenikiirgus suudab ka üsna suurtest objektidest välja tungida. Sellist meetodit kasutatakse näiteks väga kalliste või haruldaste ajalooliste objektide korral, kui ei taheta rikkuda objekti, aga soovitakse aru saada, mida see peidab sügaval enese sees. Siiski, praegu on selline meetod veel ülikallis ja kättesaadav vaid mõnes üksikus maailma tipplaboris.