Pozyton

Pozyton to egzotyczny atom złożony z elektronu i jego antycząstki , pozytonu . ${\ Displaystyle e ^ {-} e ^ {+} \! \,}$ ${\ Displaystyle e ^ {-} \! \,}$ ${\ Displaystyle e ^ {+} \! \,}$

nieruchomości

Rozróżnia się orto- i parapositronium . Podczas gdy spiny elektronu i pozytronu (po 1/2 każdego) są w tym samym kierunku w ortopozytronium, tj. Całkowity spin układu wynosi 1, w parapozytronium są one przeciwne, co oznacza, że ​​tutaj całkowity spin wynosi 0.

Elektron i pozyton anihilują, więc pozytron ma tylko krótki czas życia . Parapositronium rozpada się na dwa fotony ze średnim czasem życia 0,125  ns . Ze względu na niezmienność ze sprzężeniem ładunku ortopozytronium może rozpadać się tylko na nieparzystą liczbę fotonów, ze względu na niezmienniczość Lorentza (zachowanie pędu energii), tj. Co najmniej trzy. Ponieważ proces ten jest mniej prawdopodobny, ma znacznie dłuższy czas życia wynoszący 142 ns.

Model atomowy Bohra jest wystarczający do obliczenia promienia w stanie podstawowym :

${\ Displaystyle r = n ^ {2} {\ Frac {4 \ pi \ varepsilon _ {0} \ hbar ^ {2}} {\ mu e ^ {2}}} = 0 {,} 106 \, {\ textrm {nm}} \ qquad {\ textrm {with}} \ qquad n = 1}$ (Główna liczba kwantowa)${\ displaystyle \ qquad {\ textrm {i}} \ qquad \ mu = {\ frac {m_ {e} m_ {p}} {m_ {e} + m_ {p}}} = {\ frac {m_ {e }} {2}} \, \, \,}$

( jest masą elektronu, masą pozytonu). ${\ displaystyle m_ {e}}$${\ displaystyle m_ {p}}$

Odpowiada to dwukrotnemu promieniu powłoki elektronowej stanu podstawowego atomu wodoru.

Pozyton można również potraktować specjalną postacią równania Diraca dla dwóch ciał. Układ dwóch cząstek punktowych z oddziaływaniem Coulomba można dokładnie oddzielić w (relatywistycznej) przestrzeni pędu . Otrzymana energia stanu podstawowego została bardzo precyzyjnie obliczona przez J. Shertzera przy użyciu metody elementów skończonych .

Równanie Diraca z operatorem Hamiltona dla dwóch cząstek Diraca i statycznym potencjałem Coulomba nie jest relatywistycznie niezmienne. Jednak doda się warunki z , , dodaje się (lub , w którym stała drobna struktura , wynik), a następnie relatywistycznemu niezmienne. Uwzględniany jest tylko termin wiodący. Składka na zamówienie jest terminem Breit; jednakże termin oznaczający porządek jest rzadko używany, ponieważ przesunięcie Lamb już występuje w porządku , co wymaga elektrodynamiki kwantowej .${\ displaystyle 1 / c ^ {2n}}$${\ Displaystyle n = 1,2 \ ldots}$${\ displaystyle \ alpha ^ {2n}}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha ^ {2}}$${\ displaystyle \ alpha ^ {4}}$${\ displaystyle \ alpha ^ {3}}$

Przewidywanie i odkrywanie

Teoretycznie atom pozytronu został przewidziany w 1932 roku przez Carla Davida Andersona i z. B. Stjepan Mohorovičić . Fizyk Martin Deutsch z Massachusetts Institute of Technology dostarczył pierwszych dowodów w 1951 roku .

spinki do mankietów

Di-pozytronium

Di-pozytronium lub dipozytronium to cząsteczka złożona z dwóch atomów pozytronium, a zatem analogia do cząsteczki wodoru złożonej z dwóch normalnych atomów wodoru. Jej istnienie zostało przewidziane i teoretycznie opisane przez Johna Archibalda Wheelera już w 1946 roku, ale dopiero w 2007 roku David Cassidy i Allen Mills byli w stanie wyprodukować i udowodnić cząsteczkę eksperymentalnie.

Woda pozytronowa

Woda pozytronowa jest hipotetyczną, krótkotrwałą, podobną do wody cząsteczką składającą się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów pozytonu. W porównaniu do zwykłej wody atomy wodoru są zastąpione przez pozytron.

Jiang i Schrader przewidzieli w 1998 roku na podstawie symulacji kwantowych Monte Carlo, że woda pozytronowa może istnieć, ale nie była tak stabilna chemicznie jak zwykła woda, ponieważ energia wiązania była tylko około 30% tak duża.

W praktyce woda pozytonowa nie została jeszcze wyprodukowana.

literatura

• G. Schatz, A. Weidinger: Jądrowa fizyka ciała stałego . 3. Wydanie. Książki do nauki Teubnera, Stuttgart 1997, ISBN 3-519-23079-8 . 
• DB Cassidy, AP Mills Jr .: Produkcja molekularnego pozytronium . W: Nature . taśma 449 , s. 195 , doi : 10.1038 / nature06094 . 

Indywidualne dowody

1. ↑ AH Al-Ramadhan, DW Gidley: Nowy precyzyjny pomiar szybkości zaniku singletowego pozytonu . W: Phys. Rev. Lett. taśma 72 , nie. 11 , 1994, s. 1632-1635 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.72.1632 . 
2. ^ RS Vallery, PW Zitzewitz, DW Gidley: Rozwiązanie zagadki życiowej ortopozytronium . W: Phys. Rev. Lett. taśma 90 , nie. 20 , 2003, s. 203402 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.90.203402 . 
3. ↑ ^{a b} T.C. Scott, J. Shertzer, RA Moore: Dokładne rozwiązania elementów skończonych równania Diraca dla dwóch ciał . W: Physical Review . 45, nr 7, 1992, str. 4393-4398. bibcode : 1992PhRvA..45.4393S . doi : 10.1103 / PhysRevA.45.4393 . PMID 9907514 .
4. ↑ Chris W. Patterson: Anomalne stany pozytonu . W: Physical Review . 100, nr 6, 2019, s. 062128. doi : 10.1103 / PhysRevA.100.062128 .
5. ^ S. Mohorovičić: Możliwość nowych pierwiastków i ich znaczenie dla astrofizyki . W: Astronomical News . 253, nr 4, 1934, str. 93-108. doi : 10.1002 / asna.19342530402 .
6. ^ Cząsteczki pozytonu po raz pierwszy zaobserwowane w laboratorium . Komunikat prasowy, University of California, Riverside , 12 września 2007.
7. ↑ Jonathan Fildes: Lustrzane cząsteczki tworzą nową materię . BBC News, 12 września 2007.
8. ↑ N. Jiang, DM Schrader: Positronic Woda, Ps ₂ O . W: Phys. Rev. Lett. taśma 81 , nie. 23 , s. 5113 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.81.5113 . 

linki internetowe

Wikisłownik: Positronium  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

• Komunikat prasowy Towarzystwa Maxa Plancka na temat jonów pozytronowych