Pozitrónium

A pozitrónium egy összekapcsolt kvantummechanikai rendszer ( egzotikus atom ), amely egy elektronból és egy pozitronból áll . Az elektron és a pozitron spinjének kölcsönös irányától függően megkülönböztetjük az ortopositroniumot (a spinek egyirányúak, a teljes spin S = 1 ) és a parapositroniumot (a spinek ellentétes irányúak, a teljes spin S = 0 ). A pozitrónium a hidrogénatomhoz hasonlóan egy kéttestből álló rendszer , viselkedését és tulajdonságait a kvantummechanika pontosan leírja . Először kísérleti úton azonosították 1951, Martin Deutsch [1] .

Tulajdonságok

Mivel a pozitrónium redukált tömege csaknem fele az elektron redukált tömegének [2] , a pozitrónium atom sugara alapállapotban 0,106 nm (a hidrogénatom kétszerese), ionizációs potenciálja alapállapotból 6,77 eV (a hidrogén ionizációs potenciáljának fele).

A pozitrónium gyorsan megsemmisül , élettartama a centrifugálástól függ: a vákuumban nyugvó parapositronium átlagosan a következő esetekben semmisül meg:

t_{0}={\frac {2\hbar }{m_{\mathrm {e} }c^{2}\alpha ^{5))}=~{\text{0,1244 ns))

A parapozitrónium két gammasugárrá semmisül meg , amelyek energiája 511 keV és ellentétes momentumú .

Az ortopositronium három nagyságrenddel tovább él:

t_{1}={\frac {{\frac {1}{2}}9h}{2m_{\mathrm {e} }c^{2}\alpha ^{6}(\pi ^{2 }-9)))=~{\text{138,6 ns}}

Az ortopositronium három gamma-kvantra bomlik a töltésparitás megőrzése miatt . Közegben a pozitrónium élettartama lecsökken (az ortopositronium szilárd anyagban 1 ns-nál kisebb lesz), és nő a 2 gamma-sugárzással történő megsemmisülés relatív valószínűsége. A pozitrónium nagyobb számú gamma-sugárzásra való megsemmisülése lehetséges, de ennek nagyon kicsi a valószínűsége. Mindenesetre az annihilációs gamma-kvantumok összenergiája a pozitrónium tömegközéppontjában 1022 keV (ami az elektrontömeg kétszeresének felel meg).

Az ortopositronium alapállapotának tömege ( 3 S 1 tag ) 8,4⋅10 −4 eV -tal nagyobb, mint a parapositronium alapállapotának tömege ( 1 S 0 term ), e két állapot között átmenetek lehetségesek. Ha nem polarizált részecskékből pozitróniumatom képződik, az ortopositronium háromszor gyakrabban fordul elő, mivel statisztikai tömege g = 2 S + 1 háromszor nagyobb, mint a parapositroniumé. Bár a pozitrónium élettartama rövid, van ideje kémiai reakciókba lépni. A pozitrónium kémiája meglehetősen jól ismert (általában a mezonkémia keretei között tartják számon , bár az elektron és a pozitron nem tartozik a mezonokhoz ). A pozitrónium vegyjele a Ps . Kémiailag a pozitrónium közel áll a hidrogénhez, és kölcsönhatásait a kémiai reakciók , diffúzió , fázisátalakulások és egyéb fizikai-kémiai folyamatok kinetikájának tanulmányozására használják gázokban és kondenzált közegekben.

A pozitrónium (a müóniumhoz hasonlóan ) tisztán lepton atom, ezért spektroszkópiája és élettartamának precíziós mérése különösen érdekes a kvantumelektrodinamika előrejelzéseinek tesztelésében . A Ps − negatív pozitróniumiont is vizsgálják, amely két elektronból és egy pozitronból áll.

Molekuláris pozitrónium

Molekuláris pozitrónium , dipozitronium , Ps 2 - két pozitróniumatomból álló molekula (vagyis két elektronból és két pozitronból álló kötött rendszer ).

1946- ban J. A. Wheeler felvetette [3] , hogy két pozitrónium atom körülbelül 0,4 eV kötési energiájú molekulává egyesülhet (dipozitrónium). 2005 - ben jelentések érkeztek molekuláris pozitrónium Ps 2 lehetséges megfigyeléséről , amelyet 2007 szeptemberében erősítettek meg [4] [5] . A Ps 2 molekulákat úgy fedezték fel, hogy egy vékony porózus kvarcfilmet erős pozitron fluxussal sugároztak be.

Irodalom

Gol'danskii VI . A pozitron és a pozitrónium fizikai kémiája. M., 1968.

Linkek

↑ Deutsch Martin. Bizonyítékok a pozitrónium képződésére gázokban // Fizik. Fordulat. - 1951. - T. 82 . - S. 455-456 .
↑ L. I. Ponomarjov. Pozitronium // Fizikai enciklopédia : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplazma - Poynting tétele. - S. 671. - 672 p. - 48.000 példány. — ISBN 5-85270-019-3 .
↑ JA Wheeler. Polielektronok // A New York-i Tudományos Akadémia évkönyvei. - 1946. - T. 48 , 3. sz . - S. 219-238 .
↑ D.B. Cassidy, A.P. Mills, Jr. A molekuláris pozitrónium előállítása // Természet. - 2007. - T. 449 . - S. 195-197 (2007. szeptember 13.) .
↑ A Laboratóriumban először megfigyelt pozitrónium molekulák archiválva : 2008. február 9. a Wayback Machine -nél . sajtóközlemény. 2007. szeptember 12

Lásd még

kvantumelektrodinamika
Elektron Pozitron Foton Rendellenes mágneses momentum Kázmér-effektus Bárány műszak Scharnhorst hatás pozitrónium

Részecskék a fizikában

alapvető
részecskék

Fermions

Kvarkok	u d s c b t
Leptonok	e -_ e + μ − • μ + τ − • τ + Neutrino ν e • ν e ν μ • ν μ ν τ • ν τ

Bozonok

Nyomtáv	γ g W ± •Z 0
Skalár	Higgs-bozon

Kompozit
részecskék

hadronok

Baryonok ( Hyperonok )	Nukleonok p p n n Δ Λ Σ Ξ Ω Pentakvarkok
Mezonok ( Quarkonia )	π η • η′ p ω φ J/ψ ϒ θ K B D T Tetrakvarkok

Alapvető és (vagy) összetett részecskék vegyületei

Rendes	Atommagok deuteron Triton Helion α atomok ionok Kationok anionok molekulák
Szokatlan	A hipernukleusz fizikában : Λ -hipermagok Hiperhidrogén Hypertriton Σ -hipermagok Egzotikus atomok : mezoatomok Muonic Müonos hidrogén Hadronic pünkösdi rózsa Kaonic Antiproton Σ -hiperonikus Lepton atomok pozitrónium Muonium Dimuónium protonium Pünkösdi rózsa mezomolekula Dipozitrónium