Позитронно

Позитрон - пов'язана квантовомеханічна система, що складається з електрона і позитрона. В залежності від взаємного напряму спінів електрона і позитрона розрізняють ортопозітроній (спини сонаправлени, сумарний спін S = 1) і парапозітроній (спини протилежно спрямовані, сумарний спін S = 0). Позитрон, як і атом водню, являє собою систему двох тіл, і його поведінка і властивості точно описуються в квантовій механіці. Він був уперше експериментально ідентифікований у 1951 році Мартіном Дойчем ^[1].

1. Властивості

Оскільки приведена маса позитронно майже вдвічі менше приведеної маси атома водню, радіус атома позитронно 0,106 нм (удвічі більше атома водню), а його потенціал іонізації з основного стану дорівнює 6,77 еВ (вдвічі менше потенціалу іонізації водню).

Позитрон швидко анігілює, його час життя залежить від спина: спочивають парапозітроній у вакуумі анігілює в середньому за 0,125 нс (у два гамма-кванта з енергією по 511 кеВ і протилежними імпульсами), тоді як ортопозітроній живе на три порядки довше (143 нс) і розпадається на три гамма-кванта, в силу збереження зарядовим парності. У середовищі час життя позитронів зменшується (для ортопозітронія в твердій речовині воно стає менш 1 нс), і відносна ймовірність анігіляції в 2 гамма-кванта зростає. Можлива анігіляції позитронів в більше число гамма-квантів, однак вірогідність цього дуже мала. У будь-якому випадку сумарна енергія анігіляційних гамма-квантів в системі центру інерції позитронно дорівнює 1022 кеВ (відповідає подвоєної маси електрона).

Маса основного стану ортопозітронія ( терм ³ S ₁₎ на 8,4 10 ^-4 еВ більше, ніж основного стану парапозітронія ( терм ¹ S _0), між цими двома станами можливі переходи. При утворенні атома позитронів з неполяризованим частинок ортопозітроній виникає втричі частіше, так як його статистичний вага g = 2 S +1 втричі більше, ніж у парапозітронія. Хоча час життя позитронів мало, він встигає вступити в хімічні реакції. Хімія позитронів досить добре вивчена (як правило, вона розглядається в рамках мезонів хімії, хоча електрон і позитрон не відносяться до мезони). Хімічний символ позитронно - Ps. Хімічно позитронно близький до водню, його взаємодії використовуються для вивчення кінетики хімічних реакцій, дифузії, фазових переходів та інших фізико-хімічних процесів у газах і конденсованих середовищах.

Позитрон (як і мюонів) є чисто лептони атомом, тому його спектроскопія і прецизійне вимірювання часу життя становлять особливий інтерес для перевірки пророкувань квантової електродинаміки. Вивчається також негативний іон позитронно Ps ^-, що складається з двох електронів і позитрона.

2. Молекулярний позитронно

В 1946 Дж. А. Уїлер припустив, що два атоми позитронно можуть об'єднатися в молекулу з енергією зв'язку близько 0,4 еВ (діпозітроній). В 2005 з'явилися повідомлення про можливе спостереженні молекулярного позитронно Ps _2, підтверджені у вересні 2007 ^[2]. Молекули Ps _2, що складаються з двох електронів і двох позитронів, були виявлені при опроміненні тонкої плівки пористого кварцу потужним потоком позитронів.

Література

• Гольданський В. І. Фізична хімія позитрона і позитронів. М., 1968.