Позитроний

Позитро́ний

Связанная система частиц — позитрона е+ и электрона е-. Обозначается ps. П. подобен атому водорода, в котором протон заменен Позитроном. П. был открыт в 1951 М. Дейчем (США), название предложено в 1945 А. Руарком (США). П. образуется при соударениях позитронов с атомами. Масса П. равна двум электронным, а размеры вдвое превышают диаметр атома водорода. П. может существовать в основном и возбуждённом состояниях. Основной уровень энергии П. за счёт взаимодействия Спинов электрона и позитрона расщеплен на 2 подуровня, с разностью энергий между ними 8,41․10-4эв. Нижний уровень соответствует состоянию с антипараллельными спинами частиц (парапозитроний), а верхний — с параллельными спинами (ортопозитроний). Из обоих состояний происходит аннигиляция позитрона и электрона (см. Аннигиляция и рождение пар), причём парапозитроний аннигилирует с образованием 2 γ-квантов (е+е- → 2γ) за время 1,25․10-10сек, а ортопозитроний — с образованием трёх γ-квантов (е+е- → 3γ) за время 1,4․10-7сек. Различие в двух путях («каналах») аннигиляции связано с тем, что зарядовые чётности (См. Чётность) парапозитрония и ортопозитрония равны соответственно +1 и —1.

Исследование переходов ортопозитрония в парапозитроний подтвердило теоретические предсказания квантовой электродинамики (См. Квантовая электродинамика), которая для разности энергии пара- и ортопозитрония даёт следующее значение:

эв.

Здесь эв — атомная единица энергии, а = 1/137,03608 — постоянная тонкой структуры (ħ — Планка постоянная, с — скорость света). Разность энергий ΔE обусловлена различием взаимодействия магнитных моментов электрона и позитрона в пара- и ортосостояниях, а также специфическим для П. т. н. аннигиляционным взаимодействием.

По химическим свойствам П. аналогичен атому водорода и поэтому используется как «меченый атом», за которым можно следить по продуктам его распада. Свойства П. и время его жизни в веществе отличаются от характеристик свободного П. и зависят от свойств вещества. Это позволяет исследовать с его помощью быстрые химические реакции атомарного водорода, время протекания которых сравнимо со временем жизни П., а также др. физико-химическими особенности веществ.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теоретическая физика, т. 4, ч. 1, М., 1968; Гольданский В. И., Физическая химия позитрона и позитрония, М., 1968.

Л. И. Пономарев.