俘獲效應(yīng)對繆子壽命測量的影響

摘 要 繆子是粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中的基本粒子，對其研究不僅涉及基礎(chǔ)物理的前沿，還包括相關(guān)技術(shù)在工業(yè)民生領(lǐng)域的應(yīng)用。對繆子壽命的測量涉及時間膨脹、費米耦合常數(shù)和原子核俘獲等眾多近代物理知識點，在大學(xué)本科物理課程中開設(shè)相關(guān)教學(xué)實驗具有重要意義。通過運用信號判選電路甄別以及數(shù)字示波器觸發(fā)記錄，分別用塑料閃爍體和NaI（Tl）閃爍體探測器測量繆子衰變事件，由測量結(jié)果的差異得到俘獲效應(yīng)對繆子壽命測量的影響。

關(guān)鍵詞 繆子;壽命測量;俘獲效應(yīng);探測器

當(dāng)前描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)最成功的理論為粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型，它描述了組成物質(zhì)的基本粒子以及它們之間的相互作用力，基本粒子包括三代夸克、三代輕子以及傳遞相互作用的玻色子，相互作用包括強相互作用、電磁相互作用與弱相互作用。由美國加州學(xué)院的兩位物理學(xué)家C.D.Anderson和S.Neddermeyer在1936年發(fā)現(xiàn)的繆子屬于基本粒子中的第二代輕子，其自旋為1/2，靜止質(zhì)量為105.658MeV/c2，是我們熟知的第一代輕子———電子質(zhì)量的約207倍。繆子帶有一個單位電荷，參與電磁相互作用和弱相互作用。盡管距離發(fā)現(xiàn)繆子已經(jīng)將近90年，但對繆子的研究依然具有重要意義并且具有挑戰(zhàn)性。對繆子的研究不僅涉及基礎(chǔ)物理的前沿，還包括相關(guān)技術(shù)在工業(yè)民生領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，對繆子反常磁矩的精確測量在標(biāo)準(zhǔn)模型的檢驗以及尋找新物理方面一直發(fā)揮著重要作用[1]，利用繆子成像技術(shù)可以對火山進行監(jiān)測、對大型古建筑進行無損檢測[2]等。