Pozytonium (pozyt, pozytronium, symbol Ps) – quasi-stabilny atom egzotyczny złożony z elektronu e⁻ i jego antycząstki – pozytonu e+. Orbity obu cząstek i dostępne poziomy energetyczne są podobne jak dla atomu wodoru (czyli elektronu i protonu).
Ze względu na mniejszą masę zredukowaną, poziomy energii mają mniejszą wartość, co za tym idzie częstotliwości emitowanego światła odpowiadające liniom widmowym jest około dwa razy mniejsza niż w odpowiednie w atomie wodoru.
Pozytonium jest niestabilne ze średnim czasem życia wynoszącym około 142 ns. Elektron i pozyton ulegają anihilacji, podczas której emitowane są dwa lub trzy kwanty gamma.
Ze względu na wzajemne ustawienie spinów rozróżnia się dwa stany pozytonium: gdy spiny elektronu i pozytonu są równoległe (stan trypletowy ↑↑), mówi się o ortopozytonium, rozpada się ono ze średnim czasem życia 142 ns na trzy fotony, zaś gdy są antyrównoległe (stan singletowy ↑↓) – o parapozytonium, rozpadającym się na dwa fotony ze średnim czasem życia 125 ps, czyli 1136 razy krótszym.
Elektron i pozyton krążące wokół wspólnego środka masy tworzą pozytoniumModel cząsteczki wodorku pozytonium
Ze względu na mniejszą masę zredukowaną, poziomy energii mają mniejszą wartość, co za tym idzie częstotliwości emitowanego światła odpowiadające liniom widmowym jest około dwa razy mniejsza niż w odpowiednie w atomie wodoru.
Ze względu na wzajemne ustawienie spinów rozróżnia się dwa stany pozytonium: gdy spiny elektronu i pozytonu są równoległe (stan trypletowy ↑↑), mówi się o ortopozytonium, rozpada się ono ze średnim czasem życia 142 ns na trzy fotony, zaś gdy są antyrównoległe (stan singletowy ↑↓) – o parapozytonium, rozpadającym się na dwa fotony ze średnim czasem życia 125 ps, czyli 1136 razy krótszym.
Czas życia pozytonium jest dłuższy od czasu zachodzenia wielu reakcji chemicznych. W 1992 roku po raz pierwszy zaobserwowano reakcję pozytonium z wodorem, w wyniku czego powstała cząsteczka wodorku pozytonium (PsH), która istniała przez 0,5 ns. Związek ten uzyskano w wyniku naświetlania metanu pozytonami[3]. Jej istnienie było przewidywane teoretycznie od lat 50.
W 2007 zaobserwowano w laboratorium pierwszą cząsteczkę Ps2 (dipozytonium), składającą się z dwóch atomów pozytonium. Obserwacji dokonali 12 września 2007 David Cassidy i Allen Mills z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside[4][5].
↑D.M.D.M.SchraderD.M.D.M., Finn M.F.M.JacobsenFinn M.F.M., Niels-PeterN.P.FrandsenNiels-PeterN.P., UlrikU.MikkelsenUlrikU., Formation of positronium hydride, „Physical Review Letters”, 69 (1), 1992, s. 57–60, DOI: 10.1103/PhysRevLett.69.57(ang.).
↑D.B.D.B.CassidyD.B.D.B., A.P.A.P.MillsA.P.A.P., The production of molecular positronium, „Nature”, 449 (7159), 2007, s. 195–197, DOI: 10.1038/nature06094(ang.).
