Позитроний.
Супер изобретение ядерной
физики. С полной серьезностью утверждается, что это Атом водорода, в котором
ядро-протон заменяется позитроном, а вокруг него по-прежнему неопределенно
болтается электрон. Образуется при столкновении позитрона с атомом. Физика столкновения туманна и неопределенна.
Это значит надо себе представить бильярд, на котором пылинка выбивает шар и
остается на месте. Что за мастер этой замечательной игры способен выполнить
такой удар. Вопросов множество. Скорость такой пылинки должна быть такой, чтоб
точно выполнялось заметное как минимум в 1836 раз возрастание массы позитрона.
Даже для релятивистской фантазии это многовато. Поскольку, наплевав на все в
этом случае позитрон, оставшись на месте после вышибания протона практически
мгновенно потеряет это приращение массы и воленс-ноленс произойдет падение
электрона – аннигиляция. Вопрос будет ли он крутиться еще при этом. Еще круче выглядит утверждение, что при массе в 2
электронных, размеры позитрония вдвое превышают размер обычного атома водорода,
то есть от удара орбита электрона оказывается не ближе, а дальше. Оказывается,
(еще немного теоретического ядерного бреда) есть две модификации: парапозитроний и ортопозитроний с разными
спинами позитронов и электронов. И они все-таки аннигилируют, один с
испусканием 2-х гамма квантов, второй 3-х. И еще хохма, у такой пары
сумасшедших частиц: это аналогичность химических свойств со свойствами водорода
и поэтому позитроний используется в качестве меченого атома. Даже химию этого
дела изобрели. Ну прямо Жуль Верн. Аннигилировать позитрон и электрон просто
обязаны в силу закона Кулона. Но блин, изобретено сильное взаимодействие и
получается, о Боги, такой новый водород легче нормального водорода в 1836/2
раз, а во сколько раз он имеет меньшую плотность, чем атом гелия – так это с
ума можно сойти. Времена жизни короткие и поэтому аннигиляция 10-7 - 10 сек.
Ответ на эти вопросы очевиден,
желаемое выдается за действительное. Некое излучение, поглощаемое атомом
водорода может быть несколько увеличивает его внутреннюю энергию. Но тогда
этого недостаточно для испускания гамма-кванта. Просто происходит допустим,
нагрев, и сам то атом не претерпевает видимых изменений. В крайнем случае атом
превращается в радиоактивный изотоп типа трития. Вот тогда то и гамма-квант.
Поэтому близость химических свойств и возможность использования в качестве
«метки». Опять же, «метка» это громко сказано, какие там химические реакции при
таких временах жизни и кого и с чем реакции. Масса нового атома в два электрона
определенно теоретическая фантазия. Новый элемент в таблице Менделеева, крику
то на всю деревню. Испускание то 2-х, то 3-х гамма- квантов не укладывается в
закон сохранения энергии. В противном случае предает ему вероятностный
характер, что недопустимо.
Существование позитрония было
предсказано в 1934 году Мохоровичичем. Это было сделано вскоре, после открытия
позитрона. Принято считать, что экспериментально позитроний был обнаружен в
1951 году М.Дейчем, при исследовании излучения от аннигиляции позитронов,
остановившихся в газах. Вообще говоря, вряд ли это можно назвать обнаружением
позитрония, поскольку сам позитроний (в чистом виде) в этом опыте нигде не
присутствует. Чтобы понять физическую суть и результаты опыта Дейча, рассмотрим
этот эксперимент достаточно подробно.
Принципиальная схема установки
по аннигиляции позитрона изображена на рисунке.
Суть опыта достаточно проста.
В камеру, заполненную газом,
помещается кристалл Na-22 (на рисунке – желтого цвета), у которого есть одна
особенность. А именно. Натрий испускает позитрон и фотон практически
одновременно. Испускаемый фотон регистрируется счетчиком (на рисунке справа), и
сигнализирует об испускании позитрона натрием. Сам позитрон с этого момента
начинает самостоятельную жизнь.
Далее, согласно официальной
версии, позитрон в точке А сталкивается со свободным покоящимся электроном
(которых, вообще говоря, в камере нет, поскольку камера заполнена атомами газа,
а не свободными электронами) и аннигилирует с ним. При этом излучается два или
три кванта энергии, которые регистрируется счетчиком, который находится на
рисунке слева.
После этого показания счетчиков
сравниваются.
Средняя разница во времени, в
показаниях обоих счетчиков, составляет 1.4 * 10^-7 сек.
Как достаточно хорошо видно из
схемы эксперимента, самого позитрония ни на одном из этапов этого эксперимента
не наблюдается. На самом деле это один из мифов или выдумок квантовой физики,
которыми этот раздел физики чрезвычайно богат.
Обычно рассматривают две схемы
результатов этого эксперимента – с образованием двух фотонов – если спины
электрона и позитрона антипараллельны, и с образованием трех фотонов – если
спины электрона и позитрона параллельны.
В первом случае классическая
схема эксперимента выглядит следующим образом.
В этом случае принято считать,
что образуется ортопозитроний .
В случае образования трех
квантов излучения принято считать, что образуется парапозитроний.
Ну прямо кино! Анализа состава
газа после опыта проведено не было. Раз!
Какой конкретно атом участвует в
деле, точно указывается – водород с ядром протоном.
Но в опыте водорода нет и в
помине, есть фреон. Даже если водород, то куда протон девается?
Да и кто уверенно доказал в какую сторону что конкретно летит?
В 2 или 3 раза чаще срабатывает левый счетчик? Так
это можно и подогнать размером прокладки у левого. Еще и неодинаковость условий
для обоих счетчиков, один закрыт свинцовым экраном, второй нет.
Куда не глянь всюду край!
Стандартные данные из
справочника.
МЕЗОННАЯ
ХИМИЯ (химия элементарных частиц), раздел химии, изучающий системы, в
к-рых либо ядро атома заменено на др. положит. частицу (m+-мюон, позитрон),
либо электрон заменен на др. отрицат. частицу (m--мюон, p- -мезон, К--мезон,
S--гиперон, антипротон). Назв. М.х. возникло в 60-х гг. 20 в. в связи с
исследованиями хим. р-ций, протекающих при взаимод. мюонов m+ (ранее относились
к мезонам) с в-вом. С помощью М.х. получают данные о распределении электронной
плотности, кристал-лич. и магн. структуре в-ва, механизме и скорости хим.
р-ций. Наиб. исследованы атомные системы, включающие позитрон и мюон m+ .
При столкновении позитронов е+ с
атомами в-ва в результате захвата позитроном электрона с определенной
вероятностью, зависящей от св-в среды, образуется позитроний Ps-связанная
система (е + е-), в к-рой электрон и позитрон обращаются относительно общего
центра масс. Размер Ps 0,106 нм, потенциал ионизации 6,77 эВ, масса 1/920 массы
атома Н. Позитроний может находиться в двух состояниях, отличающихся
ориентацией спина электрона относительно спина е+: орто-позитроний со спином,
равным 1 (аннигилирует на 3 g-кванта; время жизни в вакууме t = 1,4.10-7 с) и
пара-позитроний со спином, равным 0 (аннигилирует на 2 g-кванта, t = 1,25.10-10
с); соотношение вероятностей образования 3:1. При взаимод. Ps со средой его
время жизни уменьшается. Измерения величины t и углового распределения разлета
у-квантов позволяет изучать типы взаимодействий: аннигиляция на
"чужих" электронах, орто-пара-конверсия (взаимный переход орто- и
пара-позитрония вследствие р-ций с парамагн. частицами), хим. р-ции Ps,
аналогичные р-циям атома Н (напр., присоединение по кратной связи, замещение,
окислит.-восстановит. процессы и т.п.). Ввиду малой массы Ps в его взаимод.
важную роль играет туннельный эффект. Позитроний широко используется при
исследованиях механизма и кинетики разнообразных хим. процессов в газах и
конденсир. средах, при изучении фазовых переходов, диффузии, связанных
состояний в атомно-молекулярных системах, включая полупроводниковые, ионные и
полимерные материалы.
Захват электрона мюоном m+
приводит к образованию атома мюония Mu-водородоподобного атома, в к-ром центр.
ядром вместо протона является m+. Радиус атомной орбиты Ми 0,0532 нм, потенциал
ионизации 13,54 эВ, масса 1/9 массы атома Н. Как и позитроний, мюоний может
находиться в орто- и пара состояниях. Основные измеряемые характеристики
Мu-степень ориентации спина относительно оси квантования m+ (поляризация) и ее
изменения во времени (релаксация), зависящие от хим. р-ций Ми. В магн. пoлях
мюон m+ и орто-мюоний претерпевают ларморову прецессию спина (системы спинов) с
частотами, отличающимися в 103 раза, что позволяет экспериментально
идентифицировать хим. состояние частиц. Ядерно-физ. эталонами времени при
исследовании скорости взаимод. мюония с в-вом являются частота квантовых
переходов между энерге-тич. состояниями мюония (w0 = 2,804.1010 с-1) и постоянная
распада мюона m+ l = 4,545.105 с-1, но отношению к к-рым измеряются абсолютные
константы скорости реакций.
Мюоний применяется при
исследованиях кинетики быстрых и сверхбыстрых физ.-хим. процессов,
спин-решеточной релаксации в кристаллах, спин-обменных взаимод. в
полупроводниках, сверхпроводимости и др. вопросов физ. химии и физики твердого
тела.
Характерная методич. особенность
применения Ps и Мu-наличие в исследуемом объеме в-ва лишь неск. этих частиц,
т.е. пренебрежимо малая степень превращения исходной среды. Исследование
протекающих процессов проводится, как правило, на уровне элементарных актов
взаимодействия. Области использования систем Ps и Ми взаимно дополняют друг
друга и позволяют изучать важнейшие типы р-ций атома Н.
Отрицательно заряженные частицы
(мюон m-, p-, К--мезоны и др.) при торможении в среде образуют мезоатомы, в
к-рых эти частицы играют роль "тяжелых" электронов. Образуясь
первоначально в высоковозбужденных состояниях, мезоатомы в результате каскадных
переходов при испускании g-квантов или оже-электронов переходят в основное
состояние. Орбиты мезоатомов (их размер обратно пропорционален массе частицы)
на 2-3 порядка меньше электронных орбит. При этом эффективный заряд ядра Z
уменьшается на единицу, в результате чего мезоатом имеет электронную оболочку
ядра Z-1. Т. обр., в принципе могут моделироваться атомы любых элементов, напр.
при захвате и атомом Ne образуется мезоатом mF. Уникальны мезоатомы, состоящие
из ядра водорода (протон, дейтрон, тритон) и отрицательно заряженной частицы,
поскольку они являются нейтральными системами малого размера (напр., радиус
мюонного атома водорода равен 2,56.10-
===
Исп. литература для статьи
«МЕЗОННАЯ ХИМИЯ»: Кириллов-Угрюмов В. Г., Никитин Ю. П., Сергеев Ф. М., Атомы и
мезоны, М., 1980; Гольданский В. И., Шантарович В. П., Современное состояние
исследований "новых" атомов, в кн.: Физика XX века: развитие и
перспективы, М., 1984, с. 136-87; Евсеев В. С., МамедовТ.Н., Рога-нов. B.C.,
Отрицательные мюоны в веществе, М., 1985. В.Г. Фирсов.
Ну что скажешь, NO HOW , море кабалистических заклинаний, а практически никакого
толка.
Фатьянов А.В. 2007г. Спб. Fatyalink@mail.ru