正μ子应置于元素周期表的何处？

最近的一项研究提出，带正电的μ子能够在类氢μ子分子（由两个电子、一个μ子和一种氢同位素组成）中形成其自身的“分子中的原子”（AIM），因此值得被放入元素周期表 [Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 6602, 2014]。在本报告中，我们在大量分子中考察了带正电μ子形成其自身 AIM 的能力，这些分子是用μ子替换元素周期表第二和第三行氢化物中的所有质子而得到的。相应地，在一项比较研究中，我们首先在超越 Born-Oppenheimer (BO) 范式的框架下推导了这两组氢化物及其μ子同系物的波函数，将质子和μ子视为量子波而非固定粒子。随后，利用非 BO 波函数，在多组分量子化学的分子中原子理论背景下推导了氢化物和μ子同系物的 AIM 结构。分析结果表明，μ子通常能够形成其自身的原子盆，且这些盆的性质与包含质子的 AIM 在根本上没有区别。特别是，μ子物种中的成键模式似乎在定性上与其同系物氢化物相似，描述μ子与多种邻近原子成键无需新的成键模型。总而言之，从结构和成键观点来看，带正电的μ子与质子相似，值得被置于元素周期表中氢所在的同一格内。这一结论与大量关于μ子分子化学动力学的研究一致，这些研究将带正电的μ子描绘为氢的较轻同位素。