December 03 2016 02:25:01
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
позитроний
Физические основы информации

Процесс рождения электрон-позитронных пар в кулоновском поле ядра играет важную роль в теории сверхтяжелых атомов. Анализ релятивистского уравнения Дирака, которое заменяет уравнение Шредингера в области больших скоростей движения электрона, показал существование решений для 1 £ Z< 170, где Z – порядковый номер элемента, определяющий заряд Zе его ядра. При Z > 170 голое атомное ядро в вакууме является неустойчивым, поскольку его кулоновское поле спонтанно рождает две электрон-позитронные пары, причем два позитрона за счет кулоновских сил отталкивания  уходят на бесконечность и заряд ядра уменьшается на 2e. Критическое значение Zкр. = 170 определяется тем, что в этом случае энергия основного состояния электрона в кулоновском поле ядра становится равной – mc2.

Модель атома водорода стала одной из базовых моделей при создании современной квантовой теории как в отношении развития формального математического аппарата, так и проверки ее предсказаний. Энергетический спектр атома водорода описывается только фундаментальными физическими постоянными и имеет наиболее простой вид, что позволяет его использовать для прецезионных измерений этих постоянных.

Суммарный спин s атома водорода (спин электрона +спин протона) может принимать значения 0 или 1, которым соответствуют разные энергетические уровни. Переходы между этими уровнями порождают линию спектра с длиной волны излучения
l » 21см, которая хорошо известна радиоастрономам. Триплетное состояние с s = 1 является очень устойчивым, его время жизни в вакууме составляет около 30 лет, поэтому водородная линия имеет рекордно малую естественную ширину. Точность измерения частоты водородной линии – не менее 12 знаков.

nH = 1420405751,7860±0,0046 Гц,

из которых только 6 могут быть вычислены методами квантовой электродинамики (релятивистской квантовой теории физических систем с бесконечным числом степеней свободы, к которым относятся физические поля и элементарные частицы благодаря их универсальному свойству взаимопревращаемости). Для более точного расчета необходимо знать распределение поля внутри протона, уметь точно рассчитывать эффект отдачи и т.д. Таким образом, современная точность измерения nH служит стимулом для дальнейших теоретических исследований. Водородный квантовый генератор с частотой излучения nH используется в квантовых стандартах частоты, являющихся основной частью атомных часов. Эти часы позволяют воспроизводить секунду с относительной погрешностью 10-13 (уход на несколько секунд за миллион лет).

Для изучения формы и строения ядра, а также распределения электрического заряда внутри ядра используются мезоатомы, где один из электронов замещен отрицательно заряженным мюоном μ-. Мюоны нестабильные заряженные частицы со спином 1/2, временем жизни 2,2.10-6c и массой mm » 207m, где m – масса электрона. Наиболее изучены мезоатомы, состоящие из ядра водорода и мюона. Боровский радиус мюона в mm/m раз меньше, чем у электрона атома водорода. Спектр излучения мюония несет информацию о характеристиках ядра, поскольку в основном состоянии μ- значительную часть времени проводит в ядре.

Другая водородоподобная система – позитроний состоит из электрона и позитрона (античастицы электрона). Размеры позитрония примерно в два раза превышают размеры атома водорода. Это самый легкий атом, который, однако, является нестабильным, поскольку за время ~10-10с происходит аннигиляция электрона и позитрона с испускателем g-кванта. Позитроний – простейшая система, связанная чисто электромагнитными силами без участия сильного взаимодействия, поэтому изучение его характеристик представляет большой интерес для проверки основных положений квантовой электродинамики. Позитроний образуется при столкновении медленных позитронов с атомами вещества и захвате позитроном атомного электрона.

Мюоний – связанная система, состоящая из положительно заряженного мюона μ+ и электрона. Строение мюона аналогично строению атома водорода, в котором протон заменен мюоном μ+. Мюоний образуется при столкновениях мюона μ+ с атомами путем присоединения одного из электронов атома. Большой интерес представляет изучение химических свойств мюония, а также измерения его энергетического спектра с целью проверки квантовой электродинамики.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,189,951 уникальных посетителей