связанная система частиц - позитрона е
+ и электрона е
-. Обозначается
ps. П. подобен атому водорода, в котором протон заменен
Позитроном
. П. был открыт в 1951 М. Дейчем (США), название предложено в 1945 А. Руарком (США). П. образуется при соударениях позитронов с атомами. Масса П. равна двум электронным, а размеры вдвое превышают диаметр атома водорода. П. может существовать в основном и возбуждённом состояниях. Основной уровень энергии П. за счёт взаимодействия
Спинов электрона и позитрона расщеплен на 2 подуровня, с разностью энергий между ними 8,41․10
-4 эв. Нижний уровень соответствует состоянию с антипараллельными спинами частиц (парапозитроний), а верхний - с параллельными спинами (ортопозитроний). Из обоих состояний происходит аннигиляция позитрона и электрона (см.
Аннигиляция и рождение пар)
, причём парапозитроний аннигилирует с образованием 2 γ-квантов (е
+е
- → 2γ) за время 1,25․10
-10 сек, а ортопозитроний - с образованием трёх γ-квантов (е
+е
- → 3γ) за время 1,4․10
-7 сек. Различие в двух путях ("каналах") аннигиляции связано с тем, что зарядовые чётности (См.
Чётность) парапозитрония и ортопозитрония равны соответственно +1 и -1.
Исследование переходов ортопозитрония в парапозитроний подтвердило теоретические предсказания квантовой электродинамики (См.
Квантовая электродинамика)
, которая для разности энергии пара- и ортопозитрония даёт следующее значение:
эв.
Здесь
эв - атомная единица энергии, а
= 1/
137,03608 - постоянная тонкой структуры (
ħ -
Планка постоянная, с - скорость света). Разность энергий Δ
E обусловлена различием взаимодействия магнитных моментов электрона и позитрона в пара- и ортосостояниях, а также специфическим для П. т. н. аннигиляционным взаимодействием.
По химическим свойствам П. аналогичен атому водорода и поэтому используется как "меченый атом", за которым можно следить по продуктам его распада. Свойства П. и время его жизни в веществе отличаются от характеристик свободного П. и зависят от свойств вещества. Это позволяет исследовать с его помощью быстрые химические реакции атомарного водорода, время протекания которых сравнимо со временем жизни П., а также др. физико-химическими особенности веществ.
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теоретическая физика, т. 4, ч. 1, М., 1968; Гольданский В. И., Физическая химия позитрона и позитрония, М., 1968.
Л. И. Пономарев.