پس از جای‌گزین ساختن میون‌های باردار مثبت، با ذرات مشابه منفی، در یک روش اندازه‌گیری میدان مغناطیسی، پخش هیدروژن در یک ماده‌ی ذخیره‌ساز هیدروژن، کاوش شده‌است.

با استفاده از ترفندی که چرخش و استراحت اسپین میون (μSR) نامیده می‌شود، می‌توان میدان مغناطیسی داخلی مواد را، با وارد ساختن میون به مواد و مشاهده‌ی محصولات واپاشی، اندازه‌گیری کرد. به صورت معمول، در این سازوکار، از میون‌های با بار مثبت استفاده می‌شود؛ اما به تازگی در مطالعه‌ای، اندازه‌گیری‌های میدان مغناطیسی با به کار بستن میون‌های با بار منفی انجام شده‌است. پژوهش‌گران در مجموعه‌ی تحقیقاتی شتاب‌دهنده‌ی پروتون در ژاپن (J-PARC)، با استفاده از باریکه‌ی میونی منفی، میدان مغناطیسی‌ای را که یون‌های هیدروژن در یک ماده‌ی ذخیره‌ساز هیدروژن، به نام منیزیم هیدرید، ایجاد می‌کنند، اندازه‌گیری نمودند. بنا بر این آزمایش، μSR با میون‌ منفی، کامل‌کننده‌ی μSR با میون مثبت می‌باشد؛ به ویژه در مواد دارای عناصر سبک مانند هیدروژن، این مساله به خوبی دیده می‌شود.

ژون سوگیاما (Jun Sugiyama)، آزمایش‌گاه‌های مرکزی تحقیق و توسعه‌ی تویوتا

در روش μSR، باریکه‌ای از میون‌های دارای قطبش اسپینی، به یک ماده شلیک می‌شوند. مقداری از این ذرات در مقصد ساکن می‌شوند. مکان دقیق قرارگیری آن‌ها وابسته به بارشان می‌باشد: میون‌های مثبت، (مانند اتم‌‌ها) در شبکه‌ی بلوری ساکن شده، و میون‌های منفی (مانند الکترون‌ها) در مدارهایی پیرامون اتم‌ها به حرکت در می‌آیند. زمانی که یکی از این‌ میون‌های وارد شده، نهایتا، واپاشی می‌کند، می‌توان با انجام اندازه‌گیری بر محصولات، داده‌هایی پیرامون میدان مغناطیسی در محل قرارگیری میون، به دست آورد.

از آن جهت که قطبش اسپینی میون‌های مثبت در زمان ورود بالاتر از میون‌های منفی باقی می‌ماند، این ذرات، برای اندازه‌گیری‌ها بر میدان مغناطیسی، مناسب‌تر هستند. بنا بر پژوهش‌های ژون سوگیاما (Jun Sugiyama) وهمکاران‌ش بر منیزیوم هیدرید، در آزمایش‌گاه‌های مرکزی تحقیق و توسعه‌ی تویوتا، در ژاپن، میون‌های منفی نیز می‌توانند نقش ویژه‌ای داشته‌باشند. شارش یون‌های هیدروژن درون ماده، افت‌وخیزهایی در میدان مغناطیسی داخلی ایجاد می‌کند. برای رسیدن به یک خوانش واضح، میون‌های مثبت باید حرکت‌های فراوانی کنند. این تیم توانست با به کار بستن میون‌های منفی که توسط اتم‌های منیزیم گیر افتاده (و ثابت می‌شوند)، افت و خیزهای مورد انتظار را مشاهده کند.

منبع: MagneticFieldsMeasuredWithNegativeMuons

مرجع: Physical Review Letters