Протоний
Протоний (символ: Pn ) [ нужна ссылка ] , также известный как антипротонный водород , представляет собой тип экзотического атома , в котором протон (символ: p) и антипротон (символ: p ) связаны друг с другом. [1]
Поскольку протоний представляет собой связанную систему частицы , и соответствующей античастицы , он является примером экзотического атома называемого ониумом .
Протоний имеет среднее время жизни около 1,0 мкс и энергию связи -0,75 кэВ . [2]
Как и все онии, протоний является бозоном со всеми квантовыми числами ( барионным числом , ароматическими квантовыми числами и т. д.) и электрическим зарядом, равным 0.
Производство
[ редактировать ]Известны два метода получения протония. Один из методов предполагает сильные столкновения частиц. Другой метод предполагает помещение антипротонов и протонов в одну и ту же магнитную клетку. Последний метод был впервые использован во время эксперимента ATHENA (Аппарат для высокоточного эксперимента с нейтральным антивеществом) в лаборатории ЦЕРН в Женеве в 2002 году, но только в 2006 году ученые поняли, что во время эксперимента также генерировался протоний. [3]
Реакции с участием протона и антипротона при высоких энергиях приводят к многочастичным конечным состояниям. Фактически, такие реакции являются основой коллайдеров частиц , таких как Тэватрон в Фермилабе . Косвенные поиски протония в LEAR (Кольцо антипротонов низкой энергии в ЦЕРН ) использовали антипротоны, сталкивающиеся с ядрами, такими как гелий , с неясными результатами. Столкновения с очень низкой энергией в диапазоне от 10 эВ до 1 кэВ могут привести к образованию протония.
Исследования
[ редактировать ]В запланированных экспериментах ловушки будут использоваться в качестве источника антипротонов низкой энергии. Такому лучу можно было бы позволить воздействовать на мишени из атомного водорода в поле лазера, который предназначен для возбуждения связанных пар протон-антипротон в возбужденное состояние протония с некоторой эффективностью (чье вычисление является открытой теоретической проблемой). Несвязанные частицы отбрасываются, изгибая их в магнитном поле. Поскольку протоний не заряжен, он не будет отклоняться таким полем. Этот неотклоняющийся протоний, если он образуется, сможет пройти метр высокого вакуума, внутри которого он, как ожидается, распадется через аннигиляцию протона и антипротона. Продукты распада дали бы безошибочные признаки образования протония.
Теоретические исследования протония в основном использовали нерелятивистскую квантовую механику . Они дают прогнозы относительно энергии связи и времени жизни состояний. Вычисленное время жизни находится в диапазоне от 0,1 до 10 микросекунд . В отличие от атома водорода , в котором доминирующие взаимодействия обусловлены кулоновским притяжением электрона и протона, составляющие протония взаимодействуют преимущественно посредством сильного взаимодействия . Таким образом, важное значение могут иметь многочастичные взаимодействия с участием мезонов в промежуточных состояниях. Следовательно, производство и изучение протония представляло бы интерес также для понимания межнуклонных сил .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Зурло, Н.; и др. (2006). «Производство медленного протония в вакууме». Сверхтонкие взаимодействия . 172 (1–3): 97–105. arXiv : 0801.3193 . Бибкод : 2006HyInt.172...97Z . дои : 10.1007/s10751-007-9529-0 . S2CID 119182686 .
- ^ Абдель-Рауф, Мохамед Асад (2009). «Энергия связи ионов протония» . Физический журнал: серия конференций . 194 (7): 072003. Бибкод : 2009JPhCS.194g2003A . дои : 10.1088/1742-6596/194/7/072003 .
- ^ Л. Вентурелли; и др. (сотрудничество с Афиной) (август 2007 г.). «Производство протония в АФИНЕ» (PDF) . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция Б. 261 (1–2): 40–43. Бибкод : 2007НИМПБ.261...40В . дои : 10.1016/j.nimb.2007.04.135 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Баттерсби, С. (13 октября 2006 г.). «Антиматерия и материя соединяются в химической реакции» . Новый учёный . Проверено 26 июня 2015 г.
- Клемпт, Э.; Брадаманте, Ф.; Мартин, А.; Ришар, Ж.-М. (2002). «Антинуклон-нуклонное взаимодействие при низких энергиях: рассеяние и протоний» (PDF) . Отчеты по физике . 368 (2–3): 119–316. Бибкод : 2002ФР...368..119К . дои : 10.1016/S0370-1573(02)00144-8 .
- Зурло, Н.; и др. (2006). «Доказательства производства медленного антипротонного водорода в вакууме». Письма о физических отзывах . 97 (15): 153401. arXiv : 0708.3717 . Бибкод : 2006PhRvL..97o3401Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.153401 . ПМИД 17155325 . S2CID 36091971 .
