Myonischer Wasserstoff

Myonischer Wasserstoff ist ein exotisches Atom, in dem ein Myon an ein Proton gebunden ist. Da das Myon etwa 200-mal schwerer ist als das Elektron, welches in normalem Wasserstoff an ein Proton gebunden ist, hat das Energiespektrum grundlegend andere Eigenschaften.

Physikalische Eigenschaften

Durch die hohe Masse des Myons ist der Abstand zwischen diesem und dem Proton wesentlich geringer als bei normalem Wasserstoff. Der Bohrsche Radius des myonischen Wasserstoffs beträgt ungefähr 73 % der Compton-Wellenlänge des Elektrons. Letztere ist die typische Längenskala für die Vakuumpolarisation, folglich ist die Vakuumpolarisation in myonischem Wasserstoff deutlich stärker ausgeprägt als in normalem Wasserstoff und die Lamb-Verschiebung ist die dominante Korrektur der Energiedifferenz von 2P- und 2S-Niveau.

Durch den geringen Abstand zwischen Myon und Proton kann die Größe des Protons gemessen werden, da die endliche Größe die Energieniveaus beeinflusst. Eine Messung im Jahr 2010 liefert für den Protonenradius den Wert 0,84184 ± 0,00067 fm, welcher von den vorherigen Messwerten signifikant abweicht, allerdings wesentlich genauer ist. ^[1]

Einzelnachweise

1. ↑ Randolf Pohl et al.: The size of the proton. In: Nature. 466, Nr. 7303, 2010, S. 213–216, doi:10.1038/nature09250.