Techniklexikon

Myonenspinresonanz

Laboratoriumsmethoden und -geräte, mSR, Verfahren der magnetischen Resonanz, bei dem die zeitliche Entwicklung der Polarisation von spinpolarisiert erzeugten Myonen in einer Probe untersucht wird. Die Myonen bilden dabei in Materie üblicherweise durch Einfang eines Elektrons ein sog. Myonium-Atom (exotische Atome) mit dem Myon anstelle des Protons. Chemisch verhält sich dieses Myonium-Atom ähnlich wie ein normales Wasserstoffatom.

Durch Analyse der zeitlichen und/oder räumlichen Verteilung der beim Zerfall (Halbwertszeit ca. 2,2 ms) der m⁺-Teilchen

m⁺  e⁺ + n_e + n_m

entstehenden Positronen kann der Polarisationsgrad der Myonen beim Zerfall bestimmt werden (asymmetrische Winkelverteilung wegen Drehimpulserhaltung). Dieser wird durch umgebungs- und magnetfeldabhängige Relaxationsvorgänge der Myonen bestimmt. Wegen der kurzen Lebensdauer der Myonen ist eine Beeinflussung der Präzessionsbewegungen mit Hochfrequenzimpulsen relativ aufwendig. Üblicherweise wird deshalb in mSR-Experimenten der »freie Induktionszerfall« der Myonenpolarisation beobachtet. Wichtige Materialklassen, in denen mSR-Experimente zum Einsatz kommen, sind Magneten, Halbleiter, Supraleiter und Systeme mit Radikalreaktionen.