Википедија

Позитрониум: Разлика помеѓу преработките

Поново уредување →
Избришана содржина Додадена содржина
НагледноВикитекст
Создадено преведувајќи ја страницата „Positronium“
(нема разлика)

Преработка од 23:53, 24 декември 2018

Позитрониум (Ps) е систем кој се состои од еден електрон и неговите анти-честички, еден позитрон, врзани заедно во егзотични атоми, (спесифично) onium. Системот е нестабилен: двете честички се уништат меѓусебно, главно да се произведуваат две или три гама-зраци, во зависност од нивната вртежна состојба. Орбитата и нејзиното ниво на енергија на двете честички се слични на онаа како на водороден атом (која е состојба на еден протон и еден електрон). Сепак, поради намалена маса , на фреквенции на спектрални линии се помалку од половина од соодветните водородни линии.

Еден електрон и позитрон кои орбитираат околу нивниот заеднички центар на маса. ( s орбитала има аголен импулс- нула; па и со кои орбитираат околу еден кон друг би значело да бидат расфрлани или да се доведат уништување, кое доаѓа на прво место). Ова е обврзана квантна состојба позната како positronium.

Состојба

Масата на позитрониумот е 1.022 MeV, што е двапати поголема од електронската маса минус обврзувачката енергија на неколку eV. Основната состојба на positronium, како и кај водородот, има две можни конфигурации во зависност од релативната ориентација на вртежот на електронот и позитронот .

На <i id="mwIA">singlet</i> состојбата, 1
S
0, со антипаралелни вртежи (S = 0, Ms = 0) е позната како пара-позитрониум .Пара-позитрониумот живее само 0.125 нано секунди и се распаѓа периферално во два гама зраци со енергија од 511keV (во рамките на центарот од масата ). Со откривањето на овие фотони може да се открие кога точно се случило распаѓањето . Овој процес се користи во позитронска-емисиона томографија. Пара-позитрономиумот може да се распадне во секој бројот на фотони (2, 4, 6, ...), но веројатноста брзо се намалува со зголемување на бројот: Соодносот на разградување за распаѓање во 4 фотони е 1,439 ± (2).

Пара-позитрониум живот во вакуум-приближно[1]

На <i id="mwPw">тројката,</i> состојба, 3S1, со паралелни вртежи (S = 1, Ms = -1, 0, 1) се познати како орто-positronium (o-Ps). Тоа има краток живот од 142,05 ± 0,02,[2] распаѓање е три гама(зрачења). Други начини на распаѓање се занемарливи; на пример: пет-фотони има разгранување на режим во односот на .[3]

ортo-positronium- неговиот животен век во вакуум може да биде приближно пресметано како:[1]

Но, повеќе точни пресметки со корекции O(α2) допринесува вредноста на 7.040 <span typeof="mw:Entity" id="mwWA">μ</span>s−1 за стапката распаѓањето , што одговара на животниот век на 142 нано секунди .[4][5]

Positronium во 2S состојбата е метастабилна и има животен век од околу 1.100 нано секунди пред уништување.[6] Позитронумиумот кој ќе биде создаден во такви возбудени состојби, брзо ќе се образложи надолу до основната состојба, каде што уништување ќе се случи многу побрзо.

Мерења

Мерењата на овие животни векови и нивото на енергија се користи во прецизни тестирања на квантна квантна електродинамика, се потврдува дека квантните електродинамички (КЕД) предвидувања се со висока прецизност.[1][7][8] Уништувањето може да продолжи преку голем број на отвори, секој од нив произведува гама зраци со вкупна енергија на 1.022keV(збир на електрон и позитрон -маса-енергија), обично од 2 или 3, со до 5 снименi.

На уништување во неутрин–антинеѕтрин пар е исто така можно, но веројатноста е предвидена може да биде занемарлива. Соодносот на разгранувањето за о-Ps распаѓање на ова место е 6,2 x 10-18 (електрони неутрин–антинеутрин пар) и 9,5x10-21 (за друг случај)[3] во предвидувања врз основа на Стандардниот Модел, но тоа може да биде зголемено од страна на не-стандардни неутрин својства, како релативно високи моменти на магнетизам.Крајните граници на разгранување за сооднос на ова распаѓање (како и за распаѓање во билокои "невидливи" честички) се <4,3 за p-Ps и <4,2 за о-Ps.[2]

Нивоа на енергија

Додека прецизна пресметка на позитрономиумското ниво на енергија ја користи Bethe–Salpeter равенка или на Breit равенката, сличноста помеѓу позитрономиумот и водородот овозможува груба проценка. Во оваа проценка, нивоата на енергија се различни, бидејќи на различна ефективна маса, м* и во равенката за енергија (види ниво на енергија за електрон- деривација):

Равенка
qe е полнач на магнитудата кај електроните (исто како и на позитроните),
h е Планкова константа,
ε0 е електрична константа ( позната како диелектричност на слободниот простор),
μ е намалена маса:
каде што me и mp се, односно, масата на електронот и позитрон (кои се исти по дефиниција како античестички).

На тој начин,(позитрономиумот), неговата намалена маса само се разликува од електрон само врз основа на фактор на 2.Ова предизвикува нивото на енергија, исто така, да биде приблизно половина од она

Така , нивоата на енергија за позитрономиумот се дадени од страна на

Најниско ниво на енергија на позитрономиумот (n = 1) е −6.8 електроволти (eV).Следното ниво е −1,7 eV. Негативниот знак подразбира врзана состојба . Позитрономиумот исто така, може да се смета од страна на одредена форма на дво-телно Dirac равенка; честички со две точки со Колумбова интеракција може да биде токму поделена во ( релативистички) центар-на-импулсна рамка и како резултат на основната состојба на енергија е добиена со многу прецизно со користење конечни елемент методи на Џ. Shertzer.[9] На Dirac равенката чија Hamiltonian се состои од две Dirac честички и статична Coulomb потенцијал не е relativistically неменливи. Но, ако еден додава 1c2n (или α2n, каде што α е парична казна-структура постојана) условите, каде n = 1,2…, тогаш резултатот е relativistically неменливи. Само водечките рок е вклучена. На α2 придонес е Breit рок; работници ретко одат да α4 бидејќи во α3 едно е Јагнето промена, со која се бара квантна electrodynamics.[9]

Историја

Позитроновиумовиот Зрак во Лондон, лабараторија која се користи за проучување на хемискиот состав на позитрономиумот

Стјепан Moхоровичич го предвидел постоењето на позитрономиумот дури во 1934 година, статијата која била објавена во Astronomische Nachrichten, во која тој го нарекол "електрум".[10] Други извори му се заблагодаруваат на Карл Андерсон за тоа што го предвидел неговото постоење во 1932 година, а додека пак во Caltech.[11] било експериментално откриено од страна на Мартин Германски на MIT, во 1951 година, и станало познато под името позитрониум.[11] Многу последователни експерименти показале прецизно измерени неговите својства и ги потрврдиле предвидувањата за имање на КЕД. Постоело несовпаѓање познато како орто-позитрониумскиот (животен век) - загатка што опстојува некое време, но на крајот таа била решена со понатамошни пресметки и мерења. Мерењата(кој биле покажани) биле грешни, поради мерењето на животниот век на неутрофикуваниот позитрониум, кој бил произведен само во мали количини. Ова давало животни векови кои биле премногу долги. Исто така(користејќи реларивистички КЕД) се тешки за пресметување, па затоа тие биле направени само на првиот ред. Корекциите што вклучувале вискои нарачки потоа биле пресметани во нерелативистички КЕД.[4]

Егзотични соединенија

Молекуларното сврзување било сметано за позитрониум.[12] Молекули на позитрониум-хидрид (PsH) можат да бидат направени.[13]Позитрономиумот исто така, може да формира цијанид и може да се формира обврзници со халогени или литиум.[14]

Првото набљудување на ди-позитриумски молекули—молекули составени од две позитронумиумски атоми—било објавено на 12 септември 2007 година, од страна на Дејвид Cassidy и Ален Мелници од Универзитетот на Калифорнија.[15][16]

Природна појава

Позитрономиумот кој е во високи енергетски состојби се предвидува да биде доминантна форма на атомска материја во универзумот во далечната иднина, ако протон распаѓање е реалност.[17]

Видете исто така

Референци

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Karshenboim, Savely G. (2003). „Precision Study of Positronium: Testing Bound State QED Theory“. International Journal of Modern Physics A [Particles and Fields; Gravitation; Cosmology; Nuclear Physics]. 19 (23): 3879–3896. arXiv:hep-ph/0310099. Bibcode:2004IJMPA..19.3879K. doi:10.1142/S0217751X04020142.
  2. ↑ 2,0 2,1 Badertscher, A.; Crivelli, P.; Fetscher, W.; Gendotti, U.; Gninenko, S. N.; Postoev, V.; Rubbia, A.; Samoylenko, V.; Sillou, D. (2007). „An Improved Limit on Invisible Decays of Positronium“. Physical Review D. 75 (3): 032004. arXiv:hep-ex/0609059. Bibcode:2007PhRvD..75c2004B. doi:10.1103/PhysRevD.75.032004.
  3. ↑ 3,0 3,1 Czarnecki, Andrzej; Karshenboim, Savely G. (2000). Levchenko, B. B.; Savrin, V. I. (уред.). „Proceedings of the International Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory (QFTHEP)“. B.b. Levchenko and V.i. Savrin (Eds.), Proc. Of the , Moscow 1999), Msu-Press 2000, Pp. 538 - 544. 14 (99): 538–544. arXiv:hep-ph/9911410. Bibcode:1999hep.ph...11410C. |chapter= е занемарено (help)
  4. ↑ 4,0 4,1 Kataoka, Y.; Asai, S.; Kobayashi, t. (9 September 2008). „First Test of O(α2) Correction of the Orthopositronium Decay Rate“ (PDF). International Center for Elementary Particle Physics.
  5. ↑ Adkins, G. S.; Fell, R. N.; Sapirstein, J. (29 May 2000). „Order α2 Corrections to the Decay Rate of Orthopositronium“. Physical Review Letters. 84 (22): 5086–5089. arXiv:hep-ph/0003028. Bibcode:2000PhRvL..84.5086A. doi:10.1103/PhysRevLett.84.5086. PMID 10990873.
  6. ↑ Cooke, D. A.; Crivelli, P.; Alnis, J.; Antognini, A.; Brown, B.; Friedreich, S.; Gabard, A.; Haensch, T. W.; Kirch, K. (2015). „Observation of positronium annihilation in the 2S state: towards a new measurement of the 1S-2S transition frequency“. Hyperfine Interact. 233 (1–3): 67–73. arXiv:1503.05755. Bibcode:2015HyInt.233...67C. doi:10.1007/s10751-015-1158-4.
  7. ↑ Rubbia, A. (2004). „Positronium as a probe for new physics beyond the standard model“. International Journal of Modern Physics A [Particles and Fields; Gravitation; Cosmology; Nuclear Physics]. 19 (23): 3961–3985. arXiv:hep-ph/0402151. Bibcode:2004IJMPA..19.3961R. CiteSeerX 10.1.1.346.5173. doi:10.1142/S0217751X0402021X.
  8. ↑ Vetter, P.A.; Freedman, S.J. (2002). „Branching-ratio measurements of multiphoton decays of positronium“ (Submitted manuscript). Physical Review A. 66 (5): 052505. Bibcode:2002PhRvA..66e2505V. doi:10.1103/PhysRevA.66.052505.
  9. ↑ 9,0 9,1 Scott, T.C.; Shertzer, J.; Moore, R.A. (1992). „Accurate finite element solutions of the two-body Dirac equation“. Physical Review A. 45 (7): 4393–4398. Bibcode:1992PhRvA..45.4393S. doi:10.1103/PhysRevA.45.4393. PMID 9907514.
  10. ↑ Mohorovičić, S. (1934). „Möglichkeit neuer Elemente und ihre Bedeutung für die Astrophysik“. Astronomische Nachrichten. 253 (4): 93–108. Bibcode:1934AN....253...93M. doi:10.1002/asna.19342530402.
  11. ↑ 11,0 11,1 Грешка во повикувањето на Шаблон:Наведена изјава за печат: Параметарот title мора да се определи
  12. ↑ Usukura, J.; Varga, K.; Suzuki, Y. (1998). „Signature of the existence of the positronium molecule“. Physical Review A. 58 (3): 1918–1931. arXiv:physics/9804023. Bibcode:1998PhRvA..58.1918U. doi:10.1103/PhysRevA.58.1918.
  13. ↑ „"Out of This World" Chemical Compound Observed“ (PDF). стр. 9. Архивирано од изворникот (PDF) на 2009-10-12. Занемарен непознатиот параметар |dead-url= (help)
  14. ↑ Saito, Shiro L. (2000). „Is Positronium Hydride Atom or Molecule?“. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 171 (1–2): 60–66. Bibcode:2000NIMPB.171...60S. doi:10.1016/s0168-583x(00)00005-7.
  15. ↑ Cassidy, D.B.; Mills, A.P. (Jr.) (2007). „The production of molecular positronium“. Nature. 449 (7159): 195–197. Bibcode:2007Natur.449..195C. doi:10.1038/nature06094. PMID 17851519.
  16. ↑ „Molecules of positronium observed in the lab for the first time“. Physorg.com. Посетено на 2007-09-07.
  17. ↑ A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects, Fred C. Adams and Gregory Laughlin, Reviews of Modern Physics 69, #2 (April 1997), pp. 337–372. Bibcode: 1997RvMP...69..337A. doi:10.1103/RevModPhys.69.337 arXiv:astro-ph/9701131.

[Уреди] надворешни врски

Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Позитрониум&oldid=3803264“