概述

电子偶素的应用

概述

电子偶素 positronium

一个电子和一个正电子组成的类原子系统。正电子和气体原子间碰撞，俘获原子中的一个电子而形成电子偶素。正电子带一个单位正电荷，质量只及质子的 1／1836，电子偶素的结合能只有氢原子结合能的一半。正电子与电子的自旋均为1／2，电子偶素的总自旋 S＝0和1，可形成自旋方向相反的单态(1S0，自旋相反，总自旋为0)和自旋方向相同的三 “重态 ”(3S1，自旋同向,总自旋为1)的精细结构。在真空中，单态的电子偶素半衰期为125ps(1ps=1x10-12s)，之后湮灭产生两个光子(511keV)；三重态电子偶素半衰期为142ns(1ns=1x10-9s)，湮灭产生三个光子，有时会产生多个光子。光子总能量为1022keV，即电子和正电子的总质量(2mc^2)。

电子偶素的应用

电子偶素对于验证量子电动力学理论，具有特殊的研究价值。

在介质中，三重态电子偶素的半衰期会相应变化，这就给人们提供了研究物质性质的一种手段。利用正电子或电子偶素研究物质内部性质已经成为一个应用非常广泛的学科。它主要利用电子偶素在介质中的湮灭时间谱图(Positron annihilation lifetime spectroscopy, PALS)的拟合为测量手段，而且是一种非破坏性的方法。