Позитроний: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
м r2.7.1) (робот добавил: uk:Позитроній |
Evatutin (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 16: | Строка 16: | ||
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 [[электронвольт|эВ]] (вдвое меньше потенциала ионизации водорода). |
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 [[электронвольт|эВ]] (вдвое меньше потенциала ионизации водорода). |
||
Позитроний быстро [[аннигиляция|аннигилирует]], его [[время жизни]] зависит от спина: покоящийся парапозитроний в вакууме аннигилирует в среднем за 0,125 [[нс]] (в два [[гамма-квант]]а с энергией по 511 |
Позитроний быстро [[аннигиляция|аннигилирует]], его [[время жизни]] зависит от спина: покоящийся парапозитроний в вакууме аннигилирует в среднем за 0,125 [[нс]] (в два [[гамма-квант]]а с энергией по 511 КэВ и противоположными [[импульс]]ами), тогда как ортопозитроний живёт на три порядка дольше (143 нс) и распадается в три гамма-кванта, в силу сохранения [[зарядовая чётность|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 [[система центра инерции|системе центра инерции]] позитрония равна 1022 КэВ (соответствует удвоенной массе электрона). |
||
Масса основного состояния ортопозитрония ([[Спектральный терм|терм]] <sup>3</sup>''S''<sub>1</sub>) на 8,4{{e|−4}} эВ больше, чем основного состояния парапозитрония ([[Спектральный терм|терм]] <sup>1</sup>''S''<sub>0</sub>), между этими двумя состояниями возможны переходы. При образовании атома позитрония из неполяризованных частиц ортопозитроний возникает втрое чаще, так как его [[статистический вес]] ''g''=2''S''+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 [[мезонная химия|мезонной химии]], хотя электрон и позитрон не относятся к [[мезон]]ам). Химический символ позитрония — '''Ps'''. Химически позитроний близок к водороду, его взаимодействия используются для изучения [[кинетика|кинетики]] [[химические реакции|химических реакций]], [[диффузия|диффузии]], [[фазовые переходы|фазовых переходов]] и других физико-химических процессов в газах и конденсированных средах. |
Масса основного состояния ортопозитрония ([[Спектральный терм|терм]] <sup>3</sup>''S''<sub>1</sub>) на 8,4{{e|−4}} эВ больше, чем основного состояния парапозитрония ([[Спектральный терм|терм]] <sup>1</sup>''S''<sub>0</sub>), между этими двумя состояниями возможны переходы. При образовании атома позитрония из неполяризованных частиц ортопозитроний возникает втрое чаще, так как его [[статистический вес]] ''g''=2''S''+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 [[мезонная химия|мезонной химии]], хотя электрон и позитрон не относятся к [[мезон]]ам). Химический символ позитрония — '''Ps'''. Химически позитроний близок к водороду, его взаимодействия используются для изучения [[кинетика|кинетики]] [[химические реакции|химических реакций]], [[диффузия|диффузии]], [[фазовые переходы|фазовых переходов]] и других физико-химических процессов в газах и конденсированных средах. |
||
Версия от 15:04, 27 апреля 2011
Позитро́ний — связанная квантовомеханическая система, 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
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
В 1946 Дж. А. Уилер предположил, 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 [2]. Молекулы Ps2, состоящие из двух электронов и двух позитронов, были обнаружены при облучении тонкой плёнки пористого кварца мощным потоком позитронов.
Литература
- Гольданский В. И. Физическая химия позитрона и позитрония. М., 1968.
Ссылки
- ↑ Martin Deutsch. Evidence for the Formation of Positronium in Gases // Phys. Rev. — 1951. — Т. 82. — С. 455-456.
- ↑ D. B. Cassidy, A. P. Mills, Jr. The production of molecular positronium // Nature. — 2007. — Т. 449. — С. 195-197 (13 September 2007).
