ミューオン触媒核融合
負ミューオンは電子の約200倍の質量を持ち、物質中ではプラスの電気をもった原子核と束縛状態を形成する。このような状態はミュオニック原子と呼ばれ、負ミューオンの束縛軌道半径(ボーア半径)は電子のそれの200分の1まで接近しており、周りの軌道電子からみるとあたかも原子核の電荷が一単位電荷分だけ遮蔽されて減少したように見える。これは、水素およびその同位体にとっては核の電荷が中性になったことを意味し、他の(負ミューオンを捕獲していない)水素同位体はこのような「ミュオニック水素」に対して負ミューオンの束縛軌道半径程度にまで接近することができるようになる。
特に重水素、あるいは重水素と三重水素の混合物に負ミューオンを照射すると、このように接近した水素核同士は高い確率で核融合反応を起こしてヘリウム核を生成するとともに、反応エネルギーを中性子として放出する。このとき負ミューオンは再度自由になり、新たにミュオニック水素を形成して次の核融合反応を媒介する。この過程は負ミューオンが自然崩壊(平均寿命2.2マイクロ秒)するまで循環的に起き、あたかもミューオンが核融合を「触媒」しているように振る舞う。