Просмотр кода страницы Позитроний

[[Файл:Positronium-ru.svg|thumb|200px|right|«Наивная» классическая схема строения позитрония. [[Электрон]] и [[позитрон]] обращаются вокруг их общего [[центр масс|центра масс]]]]
'''Позитро́ний''' — связанная квантовомеханическая система ([[экзотический атом]]), состоящая из [[электрон]]а и [[позитрон]]а. В зависимости от взаимного направления [[спин]]ов электрона и позитрона различают '''ортопозитроний''' (спины сонаправлены, суммарный спин {{math|''S'' {{=}} 1}}) и '''парапозитроний''' (спины противоположно направлены, суммарный спин {{math|''S'' {{=}} 0}}). Позитроний, как и атом [[водород]]а, представляет собой [[задача двух тел|систему двух тел]], и его поведение и свойства точно описываются в [[квантовая механика|квантовой механике]]. Он был впервые экспериментально идентифицирован в [[1951 год]]у [[Дойч, Мартин|Мартином Дойчем]]<ref>{{статья
|автор = Martin Deutsch
|заглавие = Evidence for the Formation of Positronium in Gases
|оригинал =
|ссылка = http://dx.doi.org/10.1103/PhysRev.82.455
|издание = Phys. Rev
|тип =
|место =
|год = 1951
|том = 82
|номер =
|страницы = 455—456
}}</ref>.

== Свойства ==
Поскольку [[приведённая масса]] позитрония почти вдвое меньше приведённой массы электрона<ref name="ФЭ">{{ФЭ|том=3 |страницы= 671|автор=Л. И. Пономарёв |статья =Позитроний |ссылка=http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2936.html}}</ref>, радиус атома позитрония в основном состоянии {{nobr|0,106 [[нм]]}} (вдвое больше атома водорода), а его [[потенциал ионизации]] из основного состояния равен {{nobr|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:

::<math>t_0 = \frac{2 \hbar}{m_\mathrm{e} c^2 \alpha^5} = ~\text{0,1244 нс}</math>

Парапозитроний аннигилирует на два [[гамма-квант]]а с энергией по {{nobr|511 кэВ}} и противоположными [[импульс]]ами.

Ортопозитроний живёт на три порядка дольше:

::<math>t_1 = \frac{9 h}{4 m_\mathrm{e} c^2 \alpha^6 (\pi^2 - 9)} = ~\text{138,6 нс}</math>

Ортопозитроний распадается на 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 {{nobr|1022 кэВ}} (соответствует удвоенной массе электрона).

Масса основного состояния ортопозитрония ([[Спектральный терм|терм]] {{math|<sup>3</sup>''S''<sub>1</sub>}}) на {{nobr|8,4{{e|−4}} эВ}} больше, чем основного состояния парапозитрония ([[Спектральный терм|терм]] {{math|<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]] {{math|''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 [[Химическая кинетика|кинетики химических реакций]], [[диффузия|диффузии]], [[фазовые переходы|фазовых переходов]] и других физико-химических процессов в газах и конденсированных средах.

Позитроний (как и [[мюоний]]) является чисто [[лептон]]ным атомом, поэтому его [[спектроскопия]] и прецизионное измерение времени жизни представляют особый интерес для проверки предсказаний [[квантовая электродинамика|квантовой электродинамики]]. Изучается также отрицательный ион позитрония Ps<sup>−</sup>, состоящий из двух электронов и позитрона.

== Молекулярный позитроний ==
{{main|Молекулярный позитроний}}

'''Молекуля́рный позитро́ний''', '''дипозитро́ний''', '''Ps<sub>2</sub>''' — молекула, состоящая из двух атомов позитрония (то есть связанная система из двух [[электрон]]ов и двух [[позитрон]]ов).

В [[1946]] [[Уилер, Джон Арчибальд|Дж. А. Уилер]] предположил<ref>{{статья
|автор = J. A. Wheeler
|заглавие = Polyelectrons
|оригинал =
|ссылка = 
|издание = Annals of the New York Academy of Sciences
|тип =
|место =
|год = 1946
|том = 48
|номер = 3
|страницы = 219—238
}}</ref>, 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 Ps<sub>2</sub>, подтверждённые в сентябре 2007<ref>{{статья
|автор = D. B. Cassidy,  A. P. Mills, Jr.
|заглавие = The production of molecular positronium
|оригинал = 
|ссылка = http://www.nature.com/nature/journal/v449/n7159/full/nature06094.html
|издание = Nature
|тип = 
|место = 
|год = 2007
|том = 449
|номер = 
|страницы = 195—197 (13 September 2007)
|archivedate = 2008-04-23
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20080423141236/http://www.nature.com/nature/journal/v449/n7159/full/nature06094.html
}}</ref><ref>[http://www.newsroom.ucr.edu/cgi-bin/display.cgi?id=1662 Molecules of Positronium Observed in the Laboratory for the First Time] {{Wayback|url=http://www.newsroom.ucr.edu/cgi-bin/display.cgi?id=1662 |date=20080209011909 }}. Press release. September 12, 2007.</ref>. Молекулы Ps<sub>2</sub> были обнаружены при облучении тонкой плёнки пористого [[кварц]]а мощным потоком позитронов.

== Литература ==
* [[Гольданский, Виталий Иосифович|Гольданский В. И.]] Физическая химия позитрона и позитрония. М., 1968.

== Ссылки ==
{{примечания}}

== См. также ==
* [[Протоний]]
* [[Мюоний]]
{{Квантовая электродинамика}}
{{Частицы}}
[[Категория:Атомы]]
[[Категория:Квантовая химия]]
[[Категория:Физика элементарных частиц]]
[[Категория:Онии]]