stringtranslate.com

Гидрид позитрония

Гидрид позитрония , или позитрид водорода [3] — экзотическая молекула , состоящая из атома водорода , связанного с экзотическим атомом позитрония (то есть комбинации электрона и позитрона). Его формула — PsH . Его существование было предсказано в 1951 году А. Оре [4] и впоследствии изучено теоретически, но не наблюдалось до 1990 года. Р. Пареха и Р. Гонсалес из Мадрида захватили позитроний в нагруженные водородом кристаллы магнезии . Ловушку изготовил Йок Чен из Национальной лаборатории Ок-Ридж . [5] В этом эксперименте позитроны были термализованы так, чтобы они не двигались с высокой скоростью, а затем вступили в реакцию с ионами H - в кристалле. [6] В 1992 году он был создан в результате эксперимента, проведенного Дэвидом М. Шрейдером, Ф.М. Якобсеном и другими в Орхусском университете в Дании . Исследователи создали молекулы гидрида позитрония, выпуская интенсивные всплески позитронов в метан , который имеет самую высокую плотность атомов водорода. При замедлении позитроны захватывались обычными электронами с образованием атомов позитрония, которые затем вступали в реакцию с атомами водорода метана. [7]

Разлагаться

PsH состоит из одного протона, двух электронов и одного позитрона. Энергия связи​1,1 ± 0,2 эВ . Время жизни молекулы составляет 0,65 наносекунды . Время жизни дейтерида позитрония неотличимо от нормального гидрида. [6]

Распад позитрония легко наблюдать, обнаружив два фотона гамма-излучения с энергией 511 кэВ, испускаемые при распаде. Энергия фотонов позитрония должна незначительно отличаться на энергию связи молекулы. Однако этого пока не обнаружено. [3]

Характеристики

Структура PsH представляет собой двухатомную молекулу с химической связью между двумя положительно заряженными центрами. Электроны более сконцентрированы вокруг протона. [2] Прогнозирование свойств PsH — это кулоновская задача четырёх тел. По расчетам стохастического вариационного метода, размер молекулы больше, чем у диводорода , длина связи которого составляет 0,7413 Å . [8] В PsH позитрон и протон разделены в среднем на 3,66 a 0 (1,94 Å). Позитроний в молекуле разбухает по сравнению с атомом позитрония, увеличиваясь до 3,48 а 0 по сравнению с 3 а 0 . Среднее расстояние электронов от протона больше, чем у молекулы диводорода, при 2,31 а0 с максимальной плотностью при 2,8 а.е. [3]

Формирование

Из-за его короткого времени жизни установление химического состава гидрида позитрония представляет трудности. Теоретические расчеты могут предсказать результаты. Один из методов образования - реакция гидридов щелочных металлов с позитронами. Предполагается, что молекулы с дипольным моментом более 1,625 дебаев будут притягивать и удерживать позитроны в связанном состоянии. Модель Кроуфорда предсказывает этот захват позитрона. В случае молекул гидрида лития , гидрида натрия и гидрида калия этот аддукт разлагается с образованием гидрида позитрония и положительных ионов щелочи. [9]

M + H − + e + → PsH + M +

Подобные соединения

ПсХ — простое экзотическое соединение . Другие соединения позитрония возможны по реакциям e ++ AB → PsA+B + . [10] Другими веществами, содержащими позитроний, являются дипозитроний и ион Ps - с двумя электронами. Молекулы Ps с нормальным веществом включают галогениды и цианиды. [2]

Антигидрид позитрония (Ps H ) вместо водорода содержит антиводород . Его можно получить при реакции антигидрид-иона ( H + ) с позитронием (Ps).

H + + Ps → Ps H + e +

В эксперименте GBAR используется аналогичная реакция H + Ps → H + + e - , которая не может дать антигидрид позитрония, поскольку остается слишком много энергии, чтобы антигидрид позитрония был стабильным. [11]

Рекомендации

  1. ^ «Гидрид позитрония». ebi.ac.uk. ​Архивировано из оригинала 3 апреля 2018 г. Проверено 21 июля 2017 г.
  2. ^ abc Сайто, Сиро Л. (2000). «Является ли гидрид позитрония атомом или молекулой?». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях Б . 171 (1–2): 60–66. Бибкод : 2000НИМПБ.171...60С. дои : 10.1016/s0168-583x(00)00005-7.
  3. ^ abc Усукура, Дж.; К. Варга; Ю. Сузуки (22 апреля 1998 г.). «Признак существования молекулы позитрония». Физический обзор А. 58 (3): 1918. arXiv : Physics/9804023 . Бибкод : 1998PhRvA..58.1918U. doi :10.1103/PhysRevA.58.1918. S2CID  11941483.
  4. ^ Усукура, Дж.; Варга, К.; Сузуки, Ю. (1998). «Признак существования молекулы позитрония». Физический обзор А. 58 (3): 1918. arXiv : Physics/9804023 . Бибкод : 1998PhRvA..58.1918U. doi :10.1103/PhysRevA.58.1918. S2CID  11941483.
  5. ^ «Достижения 1992 финансового года - обнаружены химические соединения «не от мира сего»» (PDF) . п. 9.
  6. ^ Аб Монж, Массачусетс; Р. Пареха; Р. Гонсалес; Ю. Чен (1996). «Дейтерид и гидрид позитрония в кристаллах MgO». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 211 (1): 23–29. дои : 10.1007/BF02036251. ISSN  0236-5731. S2CID  96576192.
  7. ^ Шрейдер, DM; Джейкобсон, Финн М.; Нильс-Петер, Нильс-Петер; Миккельсен, Ульрик (1992). «Образование гидрида позитрония». Письма о физических отзывах . 69 (1): 57–60. Бибкод : 1992PhRvL..69...57S. doi :10.1103/PhysRevLett.69.57. ПМИД  10046188.
  8. ^ «Длины связей и энтальпии диссоциации двухатомных молекул». Таблицы физических и химических констант Национальной физической лаборатории Кэя и Лаби.
  9. ^ Оямада, Такаюки; Масанори Татикава (2014). «Многокомпонентное молекулярно-орбитальное исследование присоединения позитронов к молекулам гидридов щелочных металлов: природа химической связи и пределы диссоциации [LiH; e+]». Европейский физический журнал Д. 68 (8): 231. Бибкод : 2014EPJD...68..231O. doi : 10.1140/epjd/e2014-40708-4. ISSN  1434-6060. S2CID  119703798.
  10. ^ Шрейдер, DM (1992). «Образование гидрида позитрония при столкновениях позитронов с молекулярным водородом». Теоретика Химика Акта . 82 (5): 425–434. дои : 10.1007/BF01113943. ISSN  0040-5744. S2CID  95698790.
  11. ↑ Фрёлих, Петр (30 июля 2023 г.). Образование молекул антигидрида построния при низкоэнергетических пятичастичных столкновениях. 25-я Европейская конференция по задачам малого числа тел в физике.

Дополнительное чтение