Pozitroniu

Pozitroniul  este un sistem mecanic cuantic cuplat ( atom exotic ) format dintr- un electron și un pozitron . În funcție de direcția reciprocă a spinurilor electronului și pozitronului, se disting ortopozitroniul (spinurile sunt co-direcționate, spin total S = 1 ) și parapozitroniul (spinurile sunt direcționate opus, spin total S = 0 ). Positroniul, ca și atomul de hidrogen , este un sistem cu două corpuri , iar comportamentul și proprietățile sale sunt descrise cu precizie în mecanica cuantică . A fost identificat pentru prima dată experimental în 1951 de Martin Deutsch [1] .

Proprietăți

Deoarece masa redusă a pozitroniului este aproape jumătate din masa redusă a unui electron [2] , raza atomului de pozitroniu în starea fundamentală este de 0,106 nm (de două ori atomul de hidrogen), iar potențialul său de ionizare din starea fundamentală este de 6,77 eV. (jumatate din potentialul de ionizare al hidrogenului).

Pozitroniul se anihilează rapid , durata sa de viață depinde de spin: parapozitroniul în repaus în vid se anihilează în medie în:

Parapositroniul se anihilează în două raze gamma cu o energie de 511 keV fiecare și momente opuse .

Ortopozitroniul trăiește cu trei ordine de mărime mai mult:

Ortopozitroniul se descompune în trei cuante gamma datorită conservării parității sarcinii . Într-un mediu, durata de viață a pozitroniului scade (pentru ortopozitroniul într-un solid, acesta devine mai mic de 1 ns), iar probabilitatea relativă de anihilare în 2 raze gamma crește. Anihilarea pozitroniului într-un număr mai mare de raze gamma este posibilă, dar probabilitatea acestui lucru este foarte mică. În orice caz, energia totală a cuantelor gamma de anihilare în sistemul centrului de masă al pozitroniului este de 1022 keV (corespunzând cu dublul masei electronilor).

Masa stării fundamentale a ortopozitroniului ( termenul 3 S 1 ) este cu 8,4⋅10 −4 eV mai mare decât cea a stării fundamentale a parapozitroniului ( termenul 1 S 0 ), tranzițiile între aceste două stări sunt posibile. Când un atom de pozitroniu este format din particule nepolarizate, ortopozitroniul apare de trei ori mai des, deoarece greutatea sa statistică g = 2 S + 1 este de trei ori mai mare decât cea a parapozitroniului. Deși durata de viață a pozitroniului este scurtă, are timp să intre în reacții chimice. Chimia pozitroniului este destul de bine înțeleasă (de regulă, este considerată în cadrul chimiei mezonice , deși electronul și pozitronul nu aparțin mezonilor ). Simbolul chimic pentru pozitroniu este Ps . Din punct de vedere chimic, pozitroniul este aproape de hidrogen, iar interacțiunile sale sunt folosite pentru a studia cinetica reacțiilor chimice , difuzia , tranzițiile de fază și alte procese fizico-chimice în gaze și medii condensate.

Positroniul (ca muonium ) este un atom pur de lepton , astfel încât spectroscopia și măsurarea cu precizie a duratei sale de viață sunt de un interes deosebit în testarea predicțiilor electrodinamicii cuantice . De asemenea, este studiat ionul negativ de pozitroniu Ps − , care constă din doi electroni și un pozitron.

Pozitroniu molecular

Pozitroniu molecular , dipozitroniu , Ps 2  - o moleculă formată din doi atomi de pozitroniu (adică un sistem legat de doi electroni și doi pozitroni ).

În 1946 , J. A. Wheeler a sugerat [3] că doi atomi de pozitroniu s-ar putea combina într-o moleculă cu o energie de legare de aproximativ 0,4 eV (dipozitroniu). În 2005 au existat rapoarte despre o posibilă observare a pozitroniului molecular Ps 2 , confirmată în septembrie 2007 [4] [5] . Moleculele Ps 2 au fost descoperite prin iradierea unei pelicule de cuarț poroase subțiri cu un flux puternic de pozitroni.

Literatură

Link -uri

  1. ↑ Martin Deutsch. Dovezi pentru formarea pozitroniului în gaze  // Fiz. Rev. - 1951. - T. 82 . - S. 455-456 .
  2. ↑ L. I. Ponomarev. Positroniu // Enciclopedie fizică  : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplasmic - Teorema lui Poynting. - S. 671. - 672 p. - 48.000 de exemplare.  — ISBN 5-85270-019-3 .
  3. ↑ JA Wheeler. Polielectroni // Analele Academiei de Științe din New York. - 1946. - T. 48 , nr 3 . - S. 219-238 .
  4. ↑ D.B. Cassidy, A.P. Mills, Jr. Producția de pozitroniu molecular  // Natură. - 2007. - T. 449 . - S. 195-197 (13 septembrie 2007) .
  5. ↑ Molecule de pozitroniu observate în laborator pentru prima dată Arhivate la 9 februarie 2008 la Wayback Machine . comunicat de presa. 12 septembrie 2007

Vezi și

 electrodinamică cuantică