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Positronium



Ein Positronium ist ein exotisches Atom bestehend aus einem Elektron und einem Positron. Anschaulich ist es ein Wasserstoffatom, bei dem der Kern (=Proton) durch ein Positron ersetzt wird. Positronen sind die Antiteilchen der Elektronen.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Es wird zwischen dem Orthopositronium und dem Parapositronium unterschieden. Während in dem System des Orthopositroniums die Spins von Elektron und Positron gleichgerichtet sind, der Gesamtspin des Systems also 1 beträgt, sind diese im Parapositronium entgegen gerichtet, wodurch der Gesamtspin 0 beträgt. Elektron und Positron annihilieren, so dass das Positronium nur eine endliche Lebensdauer hat. Da Orthopositronium aus Spinerhaltungsgründen nicht in zwei, sondern in mindestens drei Photonen zerfällt, ist seine Lebensdauer mit ca. 140 ns erheblich länger als die von Parapositronium (0,125 ns).

Dem Physiker Martin Deutsch gelang es im Jahr 1951 am Massachusetts Institute of Technology erstmalig ein Positronium-Atom herzustellen.

Positronium-Verbindungen

Positronisches Wasser

Positronisches Wasser ist ein hypothetisches wasserähnliches Molekül, das aus einem Sauerstoffatom und zwei Positroniumatomen besteht. Im Vergleich zum normalen Wasser werden also die Wasserstoffatome durch Positronium ersetzt.

Die Möglichkeit der Existenz von positronischem Wasser wurde erstmals 1998 von Physikern an der amerikanischen Marquette University veröffentlicht. Auf der Grundlage von Monte-Carlo-Simulationen sagten die Forscher vorher, dass positronisches Wasser zwar durchaus existieren kann, jedoch chemisch nicht so stabil wie normales Wasser ist, da die Bindungsenergie nur etwa 30% so groß ist wie die von Wasser. Außerdem wird eine Annihilationsrate von 4.6 ns-1 vorhergesagt.

Positronisches Wasser wurde bislang in der Praxis noch nicht hergestellt.

Literatur

  • N. Jiand, D.M. Schrader, Positronic Water, Ps2O. In: Physical Review Letters. Bd. 81, Nr. 23, 1998, S.5113-5116
  • N. Jiand, D.M. Schrader, Erratum: Positronic Water, Ps2O. In: Physical Review Letters. Bd. 82, Nr. 23, 1999, S.4735
  • G. Schatz, A. Weidinger, Nukleare Festkörperphysik. Verlag Teubner Studienbücher, Stuttgart 11985.
  • D. B. Cassidy, A. P. Mills Jr., The production of molecular positronium, Nature 449, 195-197 (13. September 2007) doi:10.1038/nature06094
 
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