Das Positronium , Ps oder e + e - , ist ein quasistabiles System, das aus einem Positron und einem Elektron besteht, die zusammen ein exotisches Atom bilden .
Gesamte Energieniveaus zu der der ähnlich ist Atom von Wasserstoff , bestehend aus einem Elektron und einem Proton (siehe hydrogenoiden ). Aufgrund seiner erheblich reduzierten Masse sind die mit den Spektrallinien verbundenen Frequenzen jedoch weniger als halb so hoch wie die der entsprechenden Wasserstofflinien . Die Halbwertszeit von Positronium beträgt höchstens etwa 100 Nanosekunden , wobei seine Existenz mit der Vernichtung von Elektronen-Positronen endet .
Positronium existiert wie Wasserstoff in verschiedenen Konfigurationen. Sein Grundzustand sein , kann Singulett von antiparallelen Spins (s = 0 und m = 0) , bezeichnet als die Parapositronium , p-Ps bezeichnet. Der andere Fall ist ein Triplett paralleler Spins (s = 1 und m = -1, 0 oder 1), das als Orthopositronium bezeichnet wird und als o-Ps bezeichnet wird. Das Positronium wurde durch eine spezielle Kombination von Dirac-Gleichungen modelliert . Diese Gleichung für zwei Dirac-Teilchen mit nur einer gegenseitigen Coulomb-Wechselwirkung kann genau im Zentrum des Impulses (relativistisch) und der Energie des Grundzustands getrennt werden, die durch sehr genaue Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode von Janine Shertzer, veröffentlicht 1992 und, erhalten wurden Wir stellen fest, dass die Dirac-Gleichung, deren Hamilton-Operator aus zwei Dirac-Teilchen und einem statischen Coulomb-Potential besteht, nicht die Eigenschaft einer relativistischen Invarianz hat . Wenn wir andererseits Terme der Ordnung 1 / c 2 n (oder α 2 n , wobei α die Feinstrukturkonstante ist ) mit n = 1,2… hinzufügen , wird der Hamilton-Operator aus relativistischer Sicht invariant. Nur der dominante Begriff wurde in die Berechnungen von J. Shertzer einbezogen. Der Beitrag der Ordnung α 2 ist der Breit-Term. Wissenschaftler erforschen selten über Breit's Term der α 4 -Ordnung hinaus , da die α 3 -Ordnung eine Lamb-Verschiebung beinhaltet , die eine quantenelektrodynamische Verarbeitung erfordert .
Das Dipositronium , Ps 2 oder (e + e - ) 2 , wurde erstmals 1946 beschrieben. 2007 gaben Physiker der University of California bekannt, dass sie ein Dipositroniummolekül erzeugt hatten. Es besteht daher aus zwei Positronen und zwei Elektronen . Dieses Molekül wurde erzeugt, indem ein Strom zuvor eingefangener Positronen auf eine dünne Schicht aus porösem Siliciumdioxid geschickt wurde . Die Lebensdauer von Dipositronium liegt in der Größenordnung einer Nanosekunde, was es zu einem sehr instabilen Molekül macht. Es zerfällt durch Emission von Gammastrahlung . Dieses Phänomen könnte verwendet werden , um zukünftige Entwicklung Gammastrahlenlaser , die als aktuelle optische Laser viel energischer sein würde.
Das Positroniumanion besteht aus einem Positron und zwei Elektronen: Ps - = e + e - e - . Es ist das Analogon für das Positroniumatom (Ps) des Hydridanions (oder Wasserstoffanions H - ) für das Wasserstoffatom (H).
Es wird angemerkt, dass das Äquivalent für das Positronium, was das Wasserstoffkation ist , oder das Hydron , H + für Wasserstoff, ein Positron allein ist: Ps + = e + .
Das Hydrid Positronium ist ein Molekül, das aus einem Wasserstoffatom und einem Positroniumatom besteht. Seine chemische Formel lautet daher HPs, PsH oder e + H - .
Insbesondere ist das Positroniumprotid das Molekül, das aus einem Protiumatom (Wasserstoff 1) und einem Positroniumatom besteht. Seine chemische Formel lautet 1 HP, Ps 1 H oder p + e - e + e - .