使用亚原子粒子跟踪氢运动

μ子是一种不稳定的亚原子粒子，类似于电子但具有更大的质量。μ子的寿命只有几微秒，但与许多不稳定的亚原子粒子的寿命相比，这是很长的。由于它们的寿命相对较长，因此通常使用正μ子来检测固体材料中的内部磁场。然而，负μ子很少用于此目的，因为需要大的数据集来获得可靠的结果，并且实验数据收集时间通常是有限的。最近，研究人员开发了一种能够以更快的速度计数μ子事件的系统，允许在合适的时间范围内完成实验。使用这个系统，

正如他们在物理评论快报中的文章所解释的那样，该团队在他们的实验中使用氢化镁作为固体。氢化镁具有MgH 2的分子式并且是作为储氢材料的潜在候选物。选择氢化镁用于使用负μ子束的实验研究，因为最初在氢上捕获的μ子被快速转移到镁，这允许研究氢的转移过程。

“暴露于负μ子束的镁原子被有效地转化为钠，”丰田中央研究开发实验室公司的第一作者Jun Sugiyama说道。“然后能够检测到这些转换原子周围的氢原子的局部磁场，这意味着我们可以跟踪氢扩散。“

实验使用高强度μ子束和高度集成的正电子探测器系统来检测氢化镁样品中的局部磁场。获得的光谱与具有随机磁场的镁原子一致，与理论预测一致。特别是，结果与偶极子场计算的估计一致，表明确实观察到氢化镁中的氢核磁场。

“我们使用负μ子来检测离子局部行为的方法很有吸引力，因为它允许我们从原子核的固定点研究固体中轻元素的动力学，”大阪大学的共同作者Kazuhiko Ninomiya说。“因此，这种方法是核磁共振光谱学的补充。”

使用这种基于负介子的技术，现在可以跟踪固体中氢的运动，这应该有助于储氢材料的开发。