El muonio es un átomo exótico formado por un antimuón (la antipartícula del muon, cargada positivamente) y un electrón, cuyo símbolo es Mu o μ+e-. Durante la vida media típica del muon, de 2 μs, puede formar compuestos como el cloruro de muonio (MuCl) o el muoniuro sódico (NaMu).
Debido a la diferencia de masa entre el antimuón y el electrón, el muonio se parece más al hidrógeno que el positronio. Su radio de Bohr y su energía de ionización difiere en un 0,5% de la del hidrógeno, deuterio y tritio.
Los químicos físicos consideran al muonio como un isótopo del hidrógeno, y consideran su uso en una forma modificada de espectroscopia de resonancia de espín electrónico, para analizar las transformaciones químicas y la estructura de compuestos nuevos o de propiedades electrónicas potencialmente valiosas (esta forma de resonancia de espín electrónico se denomina resonancia de espín muónico o μSR). Existen variantes de la resonancia de espín muónico, por ejemplo rotación de espín muónico, la cual usa un campo magnético aplicado de forma transversal a la dirección del haz de muones, y la llamada Resonancia de Niveles Cruzados. Esta última emplea un campo magnético aplicado longitudinalmente sobre el haz muónico, y monitoriza la relajación del espín muónico causada por las oscilaciones magnéticas del muonio sobre otros átomos magnéticos. Un autor ha considerado al muonio como el segundo radioisótopo del hidrógeno, tras el tritio.
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