やさしい物理講座ｖ8「魔法の呪文（相対論）と印籠（権威）で強引な解釈：μ粒子のmysteryは『ミューオニウム原子』で解明可」

　素粒子（場の概念）について

　物質を構成する単位は原子であるが、原子をさらに電子と原子核により構成されている。電子はこれ以上は細かく分けられない。これ以上分けられない粒子を素粒子という。詳細は次の通り（μ粒子以降は説明省略）

　①　素粒子には電子のように物質を構成する素粒子のほかに、力（相互作用）の媒介粒子が存在する。力の媒介粒子は整数スピーンをもつボーズ粒子でゲージボソンと呼ばれる。
　電子の仲間を称してレプトン（電荷レプトン、ニュートリノν）とよぶ。
素粒子は「粒子」ではなく「場」の概念であると解説する書籍もある。これについては以前の回で解説済み。

　②　原子核は核子が何個か集まってできている。核子には、陽子と中性子がある。これらはさらに構造をもっており、それぞれクオークと呼ばれる粒子3個ずつからなっている。クオークは分数値＋2/3又は－1/3をもつ。

　③　電荷レプトンは、電子（ｅ）、ミュー粒子（μ）、タウ粒子（τ）と呼ばれており、それぞれに対応する、電子ニュートリノ（νℯ）、ミューニュートリノ（νμ）、タウニュートリノ（ντ）が存在する。

　④　ミュオンまたはμ中間子ともいう。レプトンの1種。スピン 1/2 のフェルミオンでディラック方程式に従う。
　　質量が 105.658389MeV で，電子に比べて 206.76827倍も重いことを除けば，μ粒子と電子は区別ができないほどよく似ている。 1937年 宇宙線の霧箱写真のなかで発見された。宇宙線乾板のなかでπ中間子 (核力の中間子) がμ粒子に崩壊する飛跡を得るに及んで，初めてμ粒子が確認された。
　⑤　μ粒子は負電荷 －e ( e は電気素量 ) ，その反粒子は正電荷 ＋e をもつので，それぞれを負μ粒子，正μ粒子と区別する。
　⑥　μ粒子はπ中間子やK中間子の崩壊によって反ミューニュートリノとともに生成される。
　⑦　μ粒子の平均寿命 2.19703×10‐⁶　　秒で、電子，反電子ニュートリノ，ミューニュートリノに崩壊する。これらの弱い相互作用ではμ粒子とミューニュートリノとが常に組になって関与する。
　⑧　陽子がそのまわりに電子を捕えると水素原子を形成するように，正μ粒子が電子を捕えると1種の原子をつくる。これをミューオニウムという。
　⑨　また負μ粒子が通常の原子の軌道電子と置き換って1種の原子をつくることがあり，このような原子をミューオニック原子という。

　宇宙線は地球大気に突入すると種々の過程、地球の大気と衝突し、原子核反応により2次粒子としての短寿命のパイ粒子（バイオン）（π⁺、π⁻）が生成されすぐにミュオン（μ⁺、μ⁻）に崩壊します。
　μ粒子，ニュートリノ，電子，光子などとなって地表に到達し，μ粒子は物質との相互作用が弱いので貫通力が強く，地下 3000mの深いところでも観測される。

　⑩　μ粒子（ミューオン）は静止している時の寿命が2.19703×10‐⁶　　秒なのに、なぜ宇宙から地球に飛び込んでくる時に寿命（10倍以上）が極端に延びるのか？
　普通地上に降り注ぐμ粒子の速度は光速の９９．５％程度の速さです。光速単位で０．９９５です。この速さでは１００万分の２秒の間に、６００ｍしか飛ぶことができず、地上に達する事はありません。地上でミュー粒子が観測されている事実に反します。

　⑵　μ 粒子の寿命と走行距離 の関係

　　相対性理論学者の主張は、「光速に近ずく程の運動する物体（素粒子）の時間の進みが遅れる。故に、その効果によって素粒子の寿命が延びる。」というものです。　

魔法の呪文（相対論）か、水戸黄門の印籠（権威）で強引な解釈のこじつけ。

　⑶　μ 粒子の寿命と走行距離 の関係の仮説

　　　①　「μ粒子の平均寿命 2.19703×10‐⁶　　秒」の数値に錯誤がある（仮説１）。

　　②「μ粒子の質量が 105.658389MeV で，電子に比べて 206.76827倍も重　　いことを除けば，μ粒子と電子は区別ができないほどよく似ている。これによって、陽子がそのまわりに電子を捕えると水素原子を形成するように，正μ粒子が電子を捕えると1種の原子をつくる。これをミューオニウム（寿命 2.19703×10‐⁶）という。
　また負μ粒子が通常の原子の軌道電子と置き換って1種の原子をつくることがあり，このような原子をミューオニック原子という。
　　このような反応を繰り返しながら飛散するとき、不安定であり、ミューオニック原子は原子番号が大きくなるほど、原子核に吸収され消滅を繰り返す確率が増してくるがそれまでは延命（寿命が延びる）結果になる（仮説２）。

　　③　μ粒子ら平均寿命 2.19703×10‐⁶　　秒で崩壊したのちの電子を捕まえて、ミューオニウムとなる。、
　それが、μ粒子から電子が剝がれるまで寿命 2.19703×10‐⁶となる。
　そして、また、μ粒子の平均寿命 2.19703×10‐⁶　　秒で電子，反電子ニュートリノ，ミューニュートリノに崩壊する。
これらの弱い相互作用ではμ粒子とミューニュートリノとが常に組になって関与する。これらが継続して発生消滅を繰り返して、通算した結果が寿命延命に観測されたのではないか（仮説３）

　なお、これらの原子（ミューオニウム、ミューオニック原子、）の物理的および化学的性質は研究所などで研究途上だが、仮説でご容赦の程。皆様の立証に期待したい。詳細は参考資料欄を確認されたい。

参考資料（文献）

ミュー粒子で作る原子 2004.2.5https://www2.kek.jp/ja/newskek/2004/janfeb/dai-omega2.html

ミュー粒子で作る原子

阪上孝・後藤武　編著　『はかる科学』中公新書　2007.10.25発行
p26～54

小暮　陽三　著『物理のしくみ』日本実業出版社　1994.10.15　8刷発行
p132

後藤学著『相対性理論のどこがおかしいか』ｐ324～326「相対論はやはり間違っていた」徳間書店　1995.5.10　
巻末資料２ A・Einstein　『　E=Mc²に関する論文　』ｐ18～20

原　康夫著『量子力学』岩波書店　1994.6.6　1刷発行　p3～5

伊藤幸夫・寒川陽美著『単位の基本と仕組み　国際単位系（SI)』秀和システム　2004.8.10　第一版1刷　p62～、p104

国際単位研究会著『SI単位ポケットブック』日刊工業新聞社　2003.6.26　2版1刷

今井秀孝監修『計量の本』日刊工業新聞社　2007.11.30　1版1刷　p134　

中井多喜雄著『早わかりSI単位辞典』技報堂出版　2003.9.1　1版1刷発行

山内薫著『分子構造の決定』岩波書店　2003.10.10　3刷発行　p6～15

吉田伸夫著『素粒子はなぜわかりにくいのか』技術評論社　2014.1.10　初版1刷　p129～158　摂動法

ジム・アル・カリーリ著　林田陽子訳『見て楽しむ量子物理学の世界』日経BP社　2008.9.29　1版1刷

山本耕造著『宇宙線と素粒子の本』日刊工業新聞社　2018.1.18　初版1刷　p132～133

梶田隆章著『ニュートリノで探る宇宙と素粒子』平凡社　2015.11.20　初版第1刷

竹内　淳著『高校数学で分るマックスウェル方程式』講談社2003.6.27第2刷発行
p200～209　学会、言論の自由、発想の自由、科学の役割

平野功著　『原子・光・磁気の解析　－その成り立ちと発展の軌跡ー』技報堂出版2004.3.30　1版1刷発行