[科普中國]-氫化電子偶素

氫化電子偶素或電子偶素化氫是一種由奇異原子電子偶素和氫原子組成的分子，化學式為PsH， 科學家在1951年預測它的存在，并且在1990年發(fā)現(xiàn)它。氫化電子偶素的半衰期約為0.65個納秒，而結(jié)合能有1.1±0.2eV。

簡介氫化電子偶素或電子偶素化氫是一種由奇異原子電子偶素和氫原子組成的分子，化學式為PsH，科學家在1951年預測它的存在，并且在1990年發(fā)現(xiàn)它。

氫化電子偶素的半衰期約為0.65個納秒，而結(jié)合能有1.1±0.2eV。1

歷史1951年，AOre認為電子偶素可能可以與一般原子形成分子，而預測了氫化電子偶素的存在的可能性。隨后便進行了許多理論研究。1990年，來自馬德里的帕雷哈（R.Pareja）和岡薩雷茲（R.Gonzalez）在利用含氫載體捕獲正子時，觀測到了氫化電子偶素的存在。1992年，丹麥奧胡斯大學的大衛(wèi)·史瑞德（DavidM.Schrader）和雅各布森（F.M.Jacobsen）等人以不同的方式也成功合成了氫化電子偶素。1

合成1990年觀測到氫化電子偶素的實驗是由來自馬德里的帕雷哈和岡薩雷茲利用橡樹嶺國家實驗室的YokChen準備的含氫之氧化鎂晶體載體作為陷阱，捕獲正電子。由于實驗中，正子被熱化，因此只能以高速行進，進而與晶體中的H離子反應生成氫化電子偶素。另外一種方法是將強烈的正子束發(fā)射到具有最高密度的氫原子的分子——甲烷中來制造氫化電子偶素。當正子減速后，被一般的電子捕獲，形成電子偶素，然后與甲烷的氫原子反應生成氫化電子偶素，這種方法是1992年，丹麥奧胡斯大學的大衛(wèi)·史瑞德和雅各布森等人使用的方法。

由于氫化電子偶素壽命十分短，因此制備氫化電子偶素十分困難，但理論計算可以預測其會是什么結(jié)構(gòu)。一種合成氫化電子偶素的方式是透過堿金屬氫化物與正電子反應。預測表明，偶極矩大于1.625德拜的分子能吸引并保持正子在結(jié)合狀態(tài)?？藙诟５碌哪Ｐ皖A測這樣的結(jié)構(gòu)正子會被捕獲。然而，在氫化鋰、氫化鈉和氫化鉀分子的情況下，該加合物會分解成氫化電子偶素和堿金屬正離子。1

衰變單重態(tài)的電子偶素其半衰期為0.125納秒，而氫化電子偶素半衰期較長，形成分子后，整個分子的半衰期為0.65納秒，而氘化電子偶素的半衰期也差不多是這個數(shù)值。

透過測量，氫化電子偶素衰變時會釋放2個511keV的伽馬射線光子。來自正子衰變釋放的光子應該會因為形成了化學鍵而有所不同，然而目前尚未觀測到這種現(xiàn)象。1

性質(zhì)氫化電子偶素由一個質(zhì)子、兩個電子和一個正子構(gòu)成。氫與電子偶素的結(jié)合能為1.1±0.2eV，比氫和氫的結(jié)合能4.52eV來的小。其分子的結(jié)構(gòu)為雙原子分子，兩個帶正電荷的中心（氫以及正子）之間存在單鍵化學鍵，電子基本上集中在質(zhì)子周圍。其整體特性可能是四體庫侖問題（fourbodyCoulombproblem）。根據(jù)隨機變分方法（stochasti cvariationalmethod）的估算，其分子大小比雙氫分子（H2）還大。電子偶素的原子核（即正子）和氫原子核（即質(zhì)子）的平均距離為3.66a0。分子中的電子偶素顯得比電子偶素原子本身來得大，與電子偶素原子大小3a0相比在氫化電子偶素中，其大小增加到了3.48a0。電子到質(zhì)子的平均距離也大于氫分子，約為2.31a0，最大密度在2.8au。2

參見電子偶素

雙電子偶素

奇異原子

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

程鵬 - 副教授 - 西南大學