Exotické atomy

Jako exotické atomy se označují atomově podobné vázané částice , ve kterých alespoň jedna ze zúčastněných částic není běžnou atomovou složkou, tedy žádný proton , neutron nebo elektron .

Typy

Nejdůležitější exotické atomy jsou:

Nahrazení elektronu skořápky záporně nabitou částicí: ${\ displaystyle e \! \,}$ $e \! \,$
- Muonic atomy s jedním mion . Díky své vysoké hmotnosti je mion velmi blízko atomového jádra . Spektroskopie muonových atomů proto umožňuje studium jaderné struktury. ${\ displaystyle \ mu ^ {-} \! \,}$
- Propionové a kaonic atomy s pion nebo Kaon (oba mezonů ). Nejjednodušším příkladem je mezonický vodík z protonu a pionu nebo kaonu. Díky své ještě větší hmotnosti jsou pion a kaon ještě blíže k atomovému jádru než mion atomů mionu. Na rozdíl od elektronů interagují piony a kaony, protože jsou to mezony, a to nejen prostřednictvím elektromagnetické , ale také prostřednictvím atraktivní nebo odpudivé silné interakce s nukleony atomového jádra. Tímto způsobem lze měřit parametry této interakce na pionických a kaonických atomech. ${\ displaystyle \ pi ^ {-}}$ ${\ displaystyle K ^ {-}}$
- Protonium , také nukleonium tvořené protonem a antiprotonem . Protonium má extrémně malý poloměr a bylo již experimentálně prokázáno. V zásadě jsou také možné jiné lehké atomy (helium, lithium) s antiprotonem místo elektronu („antiprotonic“). ${\ displaystyle p ^ {-} \! \,}$
Nahrazení protonu nebo neutronu v atomovém jádru jinou částicí: ${\ displaystyle p \! \,}$ $p \! \,$ ${\ displaystyle n \! \,}$ $n \! \,$
- Positronium a muonium : atomové jádro je nahrazeno pozitronem nebo antimuonem . Pozitronium a muonium se skládají výhradně z leptonů . Vzhledem k tomu, že podle současného stavu poznání jsou tyto struktury takřka „strukturní“, jsou pozitronium a muonium zvláště vhodné pro vysoce přesné zkoumání elektromagnetické interakce a pro měření základních přírodních konstant . ${\ displaystyle e ^ {+} \! \,}$ ${\ displaystyle \ mu ^ {+} \! \,}$
- Atomy s hyperjádry : v atomovém jádře je jeden nebo více hyperonů .
Výměna částic jak v plášti, tak v jádru:
- Antihmota , ve které je každá atomová složka nahrazena opačně nabitým antičásticím . Jedním příkladem je anti-vodík , který se skládá z antiprotonu v jádře a pozitronu ve skořápce.
- Muonic, propionové, kaonic a protonická antihmota : Antihmota, ve kterém je plášť pozitron je nahrazen kladně nabité anti-mionem , pion , Kaon nebo protonu. ${\ displaystyle \ mu ^ {+} \! \,}$ ${\ displaystyle \ pi ^ {+} \! \,}$ ${\ displaystyle K ^ {+} \! \,}$
- Atomy ze dvou mezonů, zejména ze dvou pionů nebo jednoho pionu a jednoho kaonu

vlastnosti

S výjimkou anti-atomů, jako je anti-vodíkový atom, jsou všechny zmíněné exotické atomy nestabilní a krátkodobé. Antiatomy jsou také pouze stabilní, pokud nepřijdou do styku s běžnou hmotou, jinak zničí ( zničení ).

Výskyt

Pozitronium, muonium a muonové atomy se v přírodě vyskytují jako sekundární produkty kosmického záření ve velmi malém množství, stejně jako atomy pionické nebo kaonické, které však žijí mnohem kratší dobu. Na Zemi mohou být exotické atomy, včetně atomů anti-vodíku, generovány pomocí urychlovačů částic s dostatečně vysokou energií paprsku.

průzkum

Šetření atomů anti-vodíku v Evropské výzkumného centra CERN je určena k přípravě přesné zkoušku symetrie z hmoty a antihmoty. Takové experimenty s vyšší přesností jsou plánovány v Centru GSI Helmholtz pro výzkum těžkých iontů v Darmstadtu.

bobtnat

Rudolf Gross: Physik IV, poznámky k přednášce SS 2003 (PDF 1,52 MB), březen 2003, zpřístupněno 13. prosince 2009 .

webové odkazy

Paul Kienle , Stefan Meyer: Exotické atomy: Růže z květinové zahrady subatomové fyziky. (pdf; 3,2 MB) Rakouská akademie věd, přístup 8. července 2016 (prezentační snímky).
Exotické atomy. In: LEIFIphysik. Joachim Herz Foundation LEIFI , 19. června 2018, přístup dne 19. června 2018 .

Languages