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== 衰变 ==

[[Image:Muon Decay.svg|right|thumb|μ子最常见的衰变方式]]

μ子是一种不稳定的基本粒子，通过[[弱相互作用]]发生衰变，最常见的衰变路线为一个电子、一个[[反电中微子]]和一个[[μ中微子]]：

:<math>\mu^-\to e^- + \bar\nu_e + \nu_\mu,</math>

反μ子对应的衰变方式是它的镜像：

:<math>\mu^+\to e^+ + \nu_e + \bar\nu_\mu</math>.

由[[费米黄金定则]]得到的μ子[[衰变宽度]]为

:<math>\Gamma=\frac{G_F^2 m_\mu^5}{192\pi^3}I\left(\frac{m_e^2}{m_\mu^2}\right),</math>

其中<math>I(x)=1-8x-12x^2\ln x+8x^3-x^4</math>，而<math>G_F^2 </math>是[[费米耦合常数]]。

μ子衰变中电子的衰变分布由四个{{link-en|米歇尔参量|Michel parameters}}<math>\rho, \eta, \xi</math> 和 <math>\delta</math>来描述，这些参数的值能够由[[标准模型]]准确得到。将标准模型预测的参数代入后得到的衰变宽度的表达式为：

:<math>\frac{d^2\Gamma}{dx\,d\cos\theta} \sim x^2[(3-2x) + P_{\mu}\cos\theta(1-2x)].</math>

将此式对电子能量积分即得生成电子的角分布：

:<math>\frac{d\Gamma}{d\cos\theta} \sim 1 - \frac{1}{3}P_{\mu}\cos\theta.</math>

所有方向上电子的能量分布为：

:<math>\frac{d\Gamma}{dx} \sim (3x^2+2x^3).</math>

通过实验测量到的结果与标准模型的预言符合得很好，这是对[[弱相互作用]][[时空]]结构很好的一个检验。

由于μ子通过弱相互作用进行衰变，因此不满足[[宇称]]守恒。用<math>\cos\omega t</math>代替米歇尔参量中的<math>\cos\theta</math>，其中<math>\omega</math>是μ子在匀强[[磁场]]中做[[拉莫尔进动]]的频率，即[[拉莫尔频率]]：

:<math>\omega = \frac{egB}{2m}</math>

其中m是μ子的质量，e是[[基本电荷|电子电量]]，g是μ子的[[g-因數]]（g-factor），B是磁场的[[磁感应强度]]。

不通过发射中微子发生的μ子衰变虽然在能量上看是允许的，但是被标准模型禁止。如以下两种衰变因不满足[[味 (粒子物理學)|味量子数]]守恒而禁戒：

:<math>\mu^-\to e^- + \gamma</math>

:<math>\mu^-\to e^- + e^+ + e^-</math>.

如果在实验中发现以上衰变道，将成为支持标准模型以外理论的证据。对上述衰变道的实验测量已经持续了几十多年，[https://web.archive.org/web/20020325192213/http://meg.psi.ch/ MEG]给出的最新实验结果显示：<math>\mu^-\to e^- + \gamma</math>反应[[分支比]]的上限为2.4×10<sup>−12</sup><ref>{{cite journal|author=J. Adam et al. (MEG Collaboration)|title=New Limit on the Lepton-Flavor-Violating Decay mu+ -> e+ gamma|journal=Physical Review Letters|volume=107|issue=17|year=2011|pages=171701–171805|DOI=10.1103/PhysRevLett.107.171801|arxiv=1107.5547|bibcode = 2011PhRvL.107q1801A }}</ref>。