Wie lange leben Myonen?
2 µs
Wasserstoff
Wasserstoff

=== Wasserstoffähnliche Isotope ===
Durch die Einbeziehung von Myonen, negativ geladenen instabilen Elementarteilchen mit ungefähr 10 % der Masse eines Protons, können exotische kurzlebige Strukturen erstellt werden, die sich chemisch wie ein Wasserstoffatom verhalten. Da Myonen selten natürlich vorkommen und ihre Lebensdauer lediglich 2 µs beträgt, werden solche Wasserstoffisotope künstlich an Teilchenbeschleunigern hergestellt.
Das Myonium besteht aus einem Elektron und einem positiv geladenen Antimyon, das die Rolle des Protons (also des Atomkerns) einnimmt. Auf Grund seiner Kernladungszahl von 1 e handelt es sich bei Myonium chemisch um Wasserstoff. Wegen der geringen Atommasse von 0,1 u (1/10 von H) treten Isotopeneffekte bei chemischen Reaktionen besonders stark in Erscheinung, so dass damit Theorien für Reaktionsmechanismen gut überprüft werden können.
Ein exotischer Wasserstoff mit einer Masse von 4,1 u entsteht, wenn in einem 4He-Atom eines der Elektronen durch ein ''Myon'' ersetzt wird. Auf Grund seiner gegenüber dem Elektron wesentlich höheren Masse ist das Myon dicht am He-Kern lokalisiert und schirmt eine der beiden Elementarladungen des Kerns ab. Zusammen bilden He-Kern und Myon effektiv einen Kern mit einer Masse von 4,1 u und einer Ladung von 1 e, so dass es sich chemisch um Wasserstoff handelt.
Myon Myonentomografie Myon
Myon

== Zeitdilatation ==
Die Zeitdilatation bewegter Teilchen ermöglicht es den in der oberen Atmosphäre entstehenden Myonen, trotz ihrer kurzen Halbwertszeit von 1,523 µs die Erdoberfläche zu erreichen (siehe Sekundäre kosmische Strahlung). Ohne diesen relativistischen Effekt wären selbst bei Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit nach rund 450 m die Hälfte aller Myonen schon wieder zerfallen.
Die Lebensdauer von Myonen verschiedener Energie wurde erstmals 1940 durch Bruno Rossi und David B. Hall gemessen. Durch einen Wienfilter wurde die Messung auf Myonen mit 99,5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschränkt. Der Vergleich der gemessenen Teilchenanzahlen ermöglichte es, die Halbwertszeit dieser schnellen Myonen zu bestimmen; sie ergab sich mit 13 μs etwa neunmal länger als bei ruhenden Myonen. Schnelle Myonen zerfallen demnach langsamer als ruhende Myonen. 1963 wurde von Frisch und Smith ein ähnliches Experiment mit höherer Genauigkeit ausgeführt.
Der erhebliche Fluss schneller Myonen aus der sekundären kosmischen Strahlung noch am Erdboden stellt einen störenden Untergrund bei Messungen schwacher Strahlenquellen dar. Er ist einer der Gründe dafür, solche Messungen in unterirdischen Laboratorien in früheren Bergwerken u. Ä. (wie etwa dem Gran-Sasso-Labor) durchzuführen. Myonentomografie

== Hintergrund ==
Die kosmische Strahlung trägt maßgeblich zur natürlichen Hintergrundstrahlung auf der Erde bei. So wird auf Meereshöhe jeder Quadratmeter von etwa 100 Myonen pro Sekunde durchdrungen, Myonen können dabei selbst mehrere Kilometer Fels durchdringen. Je nach eingesetzter Technik wird bei der Myonentomografie die Absorption sowie die Coulomb-Streuung der Myonen im abzubildenden Objekt ausgenutzt, womit selbst das Durchleuchten von Pyramiden und Vulkanen möglich wird. Der Nachweis von Myonen ist mit Teilchendetektoren möglich, wobei je nach Detektor auch die Flugrichtung des Myons bestimmt werden kann. Myon

== Kosmische Strahlung ==
Myonen sind ein Hauptbestandteil der ''sekundären'' kosmischen Strahlung. Diese entsteht durch Reaktionen der eigentlichen kosmischen Strahlung (vor allem aus dem Weltall kommenden Protonen) mit Atomkernen der oberen Atmosphäre. Die meisten Myonen entstehen in der äußeren Atmosphäre: In einer Höhe von etwa 10 km sind schon 90 Prozent aller in der gesamten Atmosphäre produzierten Myonen entstanden. Die Reaktionen der primären Strahlung erzeugen zunächst Pionen und zu einem kleineren Teil Kaonen; bei deren Zerfall durch die schwache Wechselwirkung entstehen unter anderem Myonen und Myon-Neutrinos. In Meereshöhe liegt die Teilchenflussdichte dieser „kosmischen“ Myonen um die 100 pro Quadratmeter und Sekunde, das gemessene Verhältnis  bei etwa 1,27.
Am Auger-Observatorium verdichteten sich 2016 die Hinweise auf einen durch gängige Modelle der Hochenergiephysik nicht erklärbaren Myonen-Überschuss in der kosmischen Strahlung, der entweder auf neue Physik hinweist (bei Primärenergien der kosmischen Strahlung von 1019 eV in der oberen Atmosphäre entspricht das Schwerpunktsenergien der Kollision mit Luftmolekülen von 110 bis 170 TeV und damit dem Zehnfachen des beim LHC erreichbaren Werts) oder auf Lücken im Verständnis hadronischer Kollisionsprozesse.