μ子是一種不穩(wěn)定的亞原子粒子，類似于電子但具有更大的質(zhì)量。μ子的壽命只有幾微秒，但與許多不穩(wěn)定的亞原子粒子的壽命相比，這是很長的。由于它們的壽命相對(duì)較長，因此通常使用正μ子來檢測固體材料中的內(nèi)部磁場。然而，負(fù)μ子很少用于此目的，因?yàn)樾枰蟮臄?shù)據(jù)集來獲得可靠的結(jié)果，并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集時(shí)間通常是有限的。最近，研究人員開發(fā)了一種能夠以更快的速度計(jì)數(shù)μ子事件的系統(tǒng)，允許在合適的時(shí)間范圍內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。使用這個(gè)系統(tǒng)，

正如他們?cè)谖锢碓u(píng)論快報(bào)中的文章所解釋的那樣，該團(tuán)隊(duì)在他們的實(shí)驗(yàn)中使用氫化鎂作為固體。氫化鎂具有MgH 2的分子式并且是作為儲(chǔ)氫材料的潛在候選物。選擇氫化鎂用于使用負(fù)μ子束的實(shí)驗(yàn)研究，因?yàn)樽畛踉跉渖喜东@的μ子被快速轉(zhuǎn)移到鎂，這允許研究氫的轉(zhuǎn)移過程。

“暴露于負(fù)μ子束的鎂原子被有效地轉(zhuǎn)化為鈉，”豐田中央研究開發(fā)實(shí)驗(yàn)室公司的第一作者Jun Sugiyama說道。“然后能夠檢測到這些轉(zhuǎn)換原子周圍的氫原子的局部磁場，這意味著我們可以跟蹤氫擴(kuò)散。“

實(shí)驗(yàn)使用高強(qiáng)度μ子束和高度集成的正電子探測器系統(tǒng)來檢測氫化鎂樣品中的局部磁場。獲得的光譜與具有隨機(jī)磁場的鎂原子一致，與理論預(yù)測一致。特別是，結(jié)果與偶極子場計(jì)算的估計(jì)一致，表明確實(shí)觀察到氫化鎂中的氫核磁場。

“我們使用負(fù)μ子來檢測離子局部行為的方法很有吸引力，因?yàn)樗试S我們從原子核的固定點(diǎn)研究固體中輕元素的動(dòng)力學(xué)，”大阪大學(xué)的共同作者Kazuhiko Ninomiya說。“因此，這種方法是核磁共振光譜學(xué)的補(bǔ)充。”

使用這種基于負(fù)介子的技術(shù)，現(xiàn)在可以跟蹤固體中氫的運(yùn)動(dòng)，這應(yīng)該有助于儲(chǔ)氫材料的開發(fā)。