Позитроний

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Позитро́ний — связанная квантовомеханическая система (экзотический атом), состоящая из электрона и позитрона. В зависимости от взаимного направления спинов электрона и позитрона различают ортопозитроний (спины сонаправлены, суммарный спин S=1) и парапозитроний (спины противоположно направлены, суммарный спин S=0). Позитроний, как и атом водорода, представляет собой систему двух тел, и его поведение и свойства точно описываются в квантовой механике. Он был впервые экспериментально идентифицирован в 1951 году Мартином Дойчем[1].

Свойства[править | править исходный текст]

Поскольку приведённая масса позитрония почти вдвое меньше приведённой массы атома водорода, радиус атома позитрония 0,106 нм (вдвое больше атома водорода), а его потенциал ионизации из основного состояния равен 6,77 эВ (вдвое меньше потенциала ионизации водорода).

Позитроний быстро аннигилирует, его время жизни зависит от спина: покоящийся парапозитроний в вакууме аннигилирует в среднем за 0,125 нс (в два гамма-кванта с энергией по 511 кэВ и противоположными импульсами), тогда как ортопозитроний живёт на три порядка дольше (143 нс) и распадается в три гамма-кванта, в силу сохранения зарядовой чётности. В среде время жизни позитрония уменьшается (для ортопозитрония в твёрдом веществе оно становится менее 1 нс), и относительная вероятность аннигиляции в 2 гамма-кванта растёт. Возможна аннигиляция позитрония в большее число гамма-квантов, однако вероятность этого очень мала. В любом случае суммарная энергия аннигиляционных гамма-квантов в системе центра инерции позитрония равна 1022 кэВ (соответствует удвоенной массе электрона).

Масса основного состояния ортопозитрония (терм 3S1) на 8,4·10−4 эВ больше, чем основного состояния парапозитрония (терм 1S0), между этими двумя состояниями возможны переходы. При образовании атома позитрония из неполяризованных частиц ортопозитроний возникает втрое чаще, так как его статистический вес g=2S+1 втрое больше, чем у парапозитрония. Хотя время жизни позитрония мало́, он успевает вступить в химические реакции. Химия позитрония достаточно хорошо изучена (как правило, она рассматривается в рамках мезонной химии, хотя электрон и позитрон не относятся к мезонам). Химический символ позитрония — Ps. Химически позитроний близок к водороду, его взаимодействия используются для изучения кинетики химических реакций, диффузии, фазовых переходов и других физико-химических процессов в газах и конденсированных средах.

Позитроний (как и мюоний) является чисто лептонным атомом, поэтому его спектроскопия и прецизионное измерение времени жизни представляют особый интерес для проверки предсказаний квантовой электродинамики. Изучается также отрицательный ион позитрония Ps, состоящий из двух электронов и позитрона.

Молекулярный позитроний[править | править исходный текст]

Молекуля́рный позитро́ний, дипозитро́ний, Ps2 — молекула, состоящая из двух атомов позитрония (то есть связанная система из двух электронов и двух позитронов).

В 1946 Дж. А. Уилер предположил[2], что два атома позитрония могут объединиться в молекулу с энергией связи около 0,4 эВ (дипозитроний). В 2005 появились сообщения о возможном наблюдении молекулярного позитрония Ps2, подтверждённые в сентябре 2007[3][4]. Молекулы Ps2 были обнаружены при облучении тонкой плёнки пористого кварца мощным потоком позитронов.

Литература[править | править исходный текст]

  • Гольданский В. И. Физическая химия позитрона и позитрония. М., 1968.

Ссылки[править | править исходный текст]

  1. Martin Deutsch Evidence for the Formation of Positronium in Gases // Phys. Rev. — 1951. — Т. 82. — С. 455-456.
  2. J. A. Wheeler Polyelectrons // Annals of the New York Academy of Sciences. — 1946. — Т. 48. — № 3. — С. 219—238.
  3. D. B. Cassidy, A. P. Mills, Jr. The production of molecular positronium // Nature. — 2007. — Т. 449. — С. 195—197 (13 September 2007).
  4. Molecules of Positronium Observed in the Laboratory for the First Time. Press release. September 12, 2007.

См. также[править | править исходный текст]


  Квантовая электродинамика  п·о·р 

Электрон | Позитрон | Фотон
Аномальный магнитный момент
Позитроний