Протоний
| Протоний | |
|---|---|
| Состав | Протон и антипротон |
| Семья | Бозон |
| Группа | Экзотический атом |
| Участвует во взаимодействиях | Гравитационное[1] |
| Время жизни | От 10−11 сек в нижних состояниях с n=1 до 10−6 сек в верхних состояниях с n=30.[2] |
| Квантовые числа | |
| Барионное число | 0 |
| Спин | Целый ħ |
Прото́ний — связанная квантовомеханическая система (экзотический атом), состоящая из протона и антипротона.
Свойства
Протоний нестабилен, протон и антипротон быстро аннигилируют. Время жизни протония составляет от 10−11 с в нижних состояниях с главным квантовым числом до 10−6 с в возбуждённых состояниях с [2]. Процесс аннигиляции протония начинается с превращения протон-антипротонной пары в пи-мезоны и завершается распадом пи-мезонов на фотоны, электроны, позитроны, антинейтрино и нейтрино[3]. Наибольшую часть энергии аннигиляции, примерно 50 %, уносят нейтрино и антинейтрино, 16 % приходится на электроны и позитроны[4]. Боровский радиус орбиты протония в 918 раз меньше чем у атома водорода. Основная особенность структуры энергетических уровней протония состоит в расщеплении термов в парасостояния (спин равен нулю при антипараллельной ориентации спинов протона и антипротона) и ортосостояния (спин равен единице при параллельной ориентации спинов протона и антипротона)[5]. Также на структуру термов оказывает влияние ядерное взаимодействие.
Наблюдения
Впервые протоний по его спектру наблюдался в ЦЕРН в эксперименте PS171 (ASTERIX) на накопителе антипротонов LEAR, в 1980-х[6][7]. В спектре излучения возбуждённого протония наблюдались спектральные линии, соответствующие переходам между его возбуждёнными состояниями.
Также протоний наблюдается в экспериментах с ловушками холодных частиц, например в эксперименте ATHENA на современном накопителе AD[8].
См. также
Примечания
- ↑ Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивировано 15 июля 2015 года., ФИАН, 11 сентября 2007 года
- ↑ 1 2 Власов, 1966, с. 102.
- ↑ Власов, 1966, с. 104.
- ↑ Власов, 1966, с. 109.
- ↑ Власов, 1966, с. 99.
- ↑ Courrier CERN Volume 28, N° 1, Janvier-Février 1988, p. 12 (фр. ).
- ↑ Ground state of protonium
- ↑ Protonium production in ATHENA Архивная копия от 22 июля 2019 на Wayback Machine, L. Venturelli et al., NIM B, Vol. 261, 1-2, August 2007, pp. 40-43.
Литература
- Власов Н. А. Антивещество. — М.: Атомиздат, 1966. — 184 с.
- Klempt E., Bradamante F., Martin A., Richard J.-M. Antinucleon-nucleon interaction at low energy: scattering and protonium (недоступная ссылка), Physics Reports, 368 (2-3): 119—316 (2002).
- N. Zurlo et al. Production of Slow Protonium in Vacuum (2008)