In Canada zijn voor het eerst waterstof-‘isotopen’ gecreëerd op basis van muonen. Ze zijn of veel lichter of veel zwaarder dan de gebruikelijke waterstof. En het is heel interessant om te zien wat dat voor gevolgen heeft voor de reactiekinetiek, zo melden Donald Fleming en collega’s (University of British Columbia, Vancouver) in Science.

Muonen zijn subatomaire deeltjes die je kunt beschouwen als een superzware versie van een elektron. De massa is ongeveer 11 procent van die van een proton.

Met behulp van de TRIUMF-deeltjes versneller in Vancouver hebben de Canadezen nu twee kernen gemaakt die zich chemisch hetzelfde zouden moeten gedragen als waterstof. Ten eerste ‘muonium’, waarin het enige proton van de standaard-waterstofkern is vervangen door een positief geladen muon.

Ten tweede ‘muonisch helium’ waarin één van de twee elektronen van helium is vervangen door een negatief geladen muon. Doordat dat muon een veel grotere massa heeft dan het elektron, komt het in een nauwere baan rond de kern terecht. Het effect is dat het de lading van één van beide heliumprotonen lijkt te neutraliseren, zodat het helium zich lijkt te gedragen als een waterstofkern met één proton en drie neutronen.

Tot nu toe had je alleen waterstof, deuterium en tritium met respectievelijk 0, 1 en 2 neutronen. Chemisch gezien horen die zich hetzelfde te gedragen. Maar volgens de kwantumtheorie moet er wel degelijk een subtiel verschil tussen de reactiesnelheden zitten, en dat is inderdaad experimenteel aangetoond.

Dankzij de muon-constructies kun je dit nu ook uitproberen met een groter verschil tussen de atoommassa’s. De eerste experimenten, waarbij is gekeken naar de reactie van H + H2 naar H2 + H (uitwisseling van protonen dus) laten zien dat de theorie verrassend goed klopt.

Fleming wil nu de reactie van zijn kunstmatige waterstofkernen met methaan (CH4) gaan uitproberen. De extreem korte levensduur van muonen wordt dan wel een groot probleem.

bron: naturenews

Onderwerpen