Протоний

Схематическое изображение протония

Прото́ний — связанная квантовомеханическая система (экзотический атом), состоящая из протона и антипротона.

Свойства

Протоний нестабилен, протон и антипротон быстро аннигилируют. Время жизни протония составляет от 10Шаблон:Sup с в нижних состояниях с главным квантовым числом $n=1$ до 10Шаблон:Sup с в возбуждённых состояниях с $n=30$Шаблон:Sfn. Процесс аннигиляции протония начинается с превращения протон-антипротонной пары в пи-мезоны и завершается распадом пи-мезонов на фотоны, электроны, позитроны, антинейтрино и нейтриноШаблон:Sfn. Наибольшую часть энергии аннигиляции, примерно Шаблон:Nobr уносят нейтрино и антинейтрино, Шаблон:Nobr приходится на электроны и позитроныШаблон:Sfn. Боровский радиус орбиты протония в 918 раз меньше чем у атома водорода. Основная особенность структуры энергетических уровней протония состоит в расщеплении термов в парасостояния (спин равен нулю при антипараллельной ориентации спинов протона и антипротона) и ортосостояния (спин равен единице при параллельной ориентации спинов протона и антипротона)Шаблон:Sfn. Также на структуру термов оказывает влияние ядерное взаимодействие.

Наблюдения

Впервые протоний по его спектру наблюдался в ЦЕРН в эксперименте PS171 (ASTERIX) на накопителе антипротонов LEAR, в 1980-х. В спектре излучения возбуждённого протония наблюдались спектральные линии, соответствующие переходам между его возбуждёнными состояниями.

Также протоний наблюдается в экспериментах с ловушками холодных частиц, например в эксперименте ATHENA на современном накопителе AD.

См. также

• Позитроний
• Мюоний

Литература

• Шаблон:Книга
• Klempt E., Bradamante F., Martin A., Richard J.-M. Antinucleon-nucleon interaction at low energy: scattering and protoniumШаблон:Недоступная ссылка, Physics Reports, 368 (2-3): 119—316 (2002).
• N. Zurlo et al. Production of Slow Protonium in Vacuum (2008)