Positronio

Un electrón y un positrón orbitando alrededor de su centro de masas común. Es un estado ligado a la mecánica cuántica conocido como positronio.

El positronio (Ps) es un sistema cuasiestable formado por un electrón y su antipartícula, el positrón, unidos formando un átomo exótico. La órbita de ambas partículas y los niveles energéticos son similares al del átomo de hidrógeno (formado por un protón y un electrón). Pero debido a la diferente masa reducida del sistema, las frecuencias asociadas a las líneas espectrales son menos de la mitad que en el hidrógeno.

Detalles

El positronio es inestable, con un periodo de semidesintegración de unos 10-7 segundos (100 nanosegundos). La aniquilación positrón-electrón en un átomo de positronio aislado da lugar generalmente a dos o tres fotones gamma, dependiendo del espín del átomo de positronio, con una energía total de 1022 k eV. Si el positronio se desintegra en presencia de otra partícula, como un electrón, que adquiera parte del momento relativista, es posible la desintegración en un único fotón gamma. Experimentalmente se han observado hasta 5 fotones, confirmando las predicciones de la electrodinámica cuántica hasta un orden muy alto.

El positronio, como el hidrógeno, puede tener varias configuraciones: el nivel fundamental puede ser un estado singlete con espines antiparalelos (S = 0, MS = 0), el parapositronio, con un símbolo 1S0. Este estado puede existir hasta 10-10 segundos, con una vida media de 125 picosegundos. La otra configuración posible, el estado triplete, con espines paralelos (S = 1 y MS = −1, 0, 1) es conocida como ortopositronio (3S1), y puede existir hasta 10-7 s, con una vida media de 140 nanosegundos.

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