俘获效应对缪子寿命测量的影响

摘 要 缪子是粒子物理标准模型中的基本粒子，对其研究不仅涉及基础物理的前沿，还包括相关技术在工业民生领域的应用。对缪子寿命的测量涉及时间膨胀、费米耦合常数和原子核俘获等众多近代物理知识点，在大学本科物理课程中开设相关教学实验具有重要意义。通过运用信号判选电路甄别以及数字示波器触发记录，分别用塑料闪烁体和NaI（Tl）闪烁体探测器测量缪子衰变事件，由测量结果的差异得到俘获效应对缪子寿命测量的影响。

关键词 缪子;寿命测量;俘获效应;探测器

当前描述物质微观结构最成功的理论为粒子物理标准模型，它描述了组成物质的基本粒子以及它们之间的相互作用力，基本粒子包括三代夸克、三代轻子以及传递相互作用的玻色子，相互作用包括强相互作用、电磁相互作用与弱相互作用。由美国加州学院的两位物理学家C.D.Anderson和S.Neddermeyer在1936年发现的缪子属于基本粒子中的第二代轻子，其自旋为1/2，静止质量为105.658MeV/c2，是我们熟知的第一代轻子———电子质量的约207倍。缪子带有一个单位电荷，参与电磁相互作用和弱相互作用。尽管距离发现缪子已经将近90年，但对缪子的研究依然具有重要意义并且具有挑战性。对缪子的研究不仅涉及基础物理的前沿，还包括相关技术在工业民生领域的应用。例如，对缪子反常磁矩的精确测量在标准模型的检验以及寻找新物理方面一直发挥着重要作用[1]，利用缪子成像技术可以对火山进行监测、对大型古建筑进行无损检测[2]等。