El muon (que toma su nombre de la letra griega my, µ) es una partícula elemental masiva que pertenece a la segunda generación de leptones. Su espin es 1⁄2. Posee carga eléctrica negativa, como el electrón, aunque su masa es 207 veces mayor que la del electrón, y su vida es algo más larga que otras partículas inestables (2,2 µs). Está asociada con su correspondiente antipartícula, el antimuón (µ+).
Pertenece a la segunda generación de leptones, junto al electrón, que pertenece a la primera y al tau, que pertenece a la tercera. Es un fermión cuyo spin es la mitad de la constante reducida de Planck y cumple también, como los demás leptones, la simetría CPT con su respectiva antipartícula.
El muon es la partícula cargada eléctricamente con masa mayor al electrón, su desintegración ha de producir por tanto un electrón más otras partículas cuya carga eléctrica total sea nula. El resultado más frecuente es un electrón, un antineutrino-electrónico y un µ-neutrino. Su antipartícula, el antimuón, se desintegra en un positrón, un e-neutrino y un µ-antineutrino:
Es muy poco frecuente que aparezca en su desintegración un par de fotones y e-positrón.
El muon fue la primera partícula elemental descubierta que no pertenecía a los átomos convencionales. Fue descubierto por Carl Anderson y Seth Neddermeyer en 1936, y confirmada su existencia posteriormente por J. C. Street y E. C. Stevenson, mientras estudiaban la radiación cósmica en una cámara de niebla, al detectar la presencia de partículas que se curvaban al pasar por un campo electromagnético de forma distinta a los electrones y a otras partículas conocidas, con una curvatura intermedia entre el electrón y el protón.
Con anterioridad, en 1935, una partícula similar había sido predicha por Hideki Yukawa para explicar que la interacción nuclear fuerte se transmitiese a través de una partícula portadora al igual que el fotón transmitía la fuerza electromagnética, pero como aquella no tiene influencia a largas distancias, no debería tener una masa nula como el fotón sino una masa estimada en 200 veces la del electrón. Dada la coincidencia de masas, se especuló en un principio con que la partícula recién descubierta pudiese ser la misma predicha por Yukawa. Sin embargo, el muon interacciona con otras partículas a través de la fuerza electromagnética e ignora las fuerzas nucleares, por lo que no podía identificarse con ella. La partícula predicha por Yukawa fue identificada en 1947 con el descubrimiento del pion.
Se supuso que la carga eléctrica era igual a la del electrón y su masa intermedia entre protón y electrón, por lo que la llamó en un principio mesotrón (del griego meso, intermedio). Pero al aparecer más tarde nuevas partículas intermedias, que adoptaron el nombre genérico de mesones, se vio en la necesidad de diferenciar tal partícula, que pasó a llamarse µ-mesón.
El µ-mesón divergía significativamente de otros mesones; su desintegración producía un electrón y un par de neutrinos (neutrino y antineutrino), al contrario de lo que se había observado en otros mesones, que generaban uno solamente (ya fuera neutrino o antineutrino). Se consideró que los otros mesones eran hadrones (partículas formadas por quarks y que por tanto intervienen en la interacción nuclear fuerte) formados por dos quarks. Sin embargo más tarde se descubrió que los muones eran partículas elementales (leptones) sin estructura de quark, similar a los electrones, por lo que la denominación mesón fue abandonada y se pasó a denominarse muon.
En 1960 se descubrió que el antimuón podía reemplazar al protón en un átomo, al descubrirse los átomos de muonio, en los cuales un electrón orbita en torno a un antimuón (muon con carga positiva). Átomo que se desintegra rápidamente (2 µs) dando un electrón y dos neutrinos.
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