Prodotti in alta atmosfera dalle collisioni dei raggi cosmici con i nuclei atomici delle molecole d’aria, i muoni sopravvivono circa 2,2 microsecondi prima di decadere, producendo un elettrone e due neutrini. Poiché viaggiano quasi alla velocità della luce, in 2,2 microsecondi (vita media) i muoni dovrebbero percorrere circa 660 m, ma allora come fanno a raggiungere la Terra dall'alta atmosfera?
**Giada di Brescia e Marco di Bologna sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 17 marzo**
I muoni che vengono prodotti in alta atmosfera, a decine di km dalla Terra, viaggiano a velocità prossime a quella della luce. Per questo sono considerati relativistici e per loro non sono trascurabili gli effetti della Relatività Speciale teorizzata da Einstein: la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze.
Per noi sulla Terra il tempo dei muoni rallenta. Nel tempo proprio del muone sono sempre trascorsi al massimo 2,2 microsecondi, ma nel sistema di riferimento della Terra, in base all'energia del muone possono passare anche diversi secondi prima che il muone decada. Per esempio, un muone di 1 GeV viaggerà al 99,4% della velocità della luce e il tempo si dilata di 10 volte. Se l'energia è di 10 GeV la velocità sarà pari al 99,994% di quella della luce e il muone potrà viaggiare per un tempo circa 100 volte superiore al suo tempo proprio di decadimento e potrà attraversare tutta l'atmosfera.
Possiamo notare che si può vedere anche il problema dal punto di vista del muone e in questo caso, viaggiando così veloci, per i muoni la distanza dall'alta atmosfera al suolo terrestre si contrae e 2,2 microsecondi sono sufficienti per raggiungere la Terra.