Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Протон мен антипротонның байланысқан күйі
Bound state of a proton and antiprotron
Протоний (символ: Pn), сондай-ақ антипротондық сутек деп те аталады, бұл протоннан (символ: p) және антипротоннан (символ: ) бір-бірімен байланысқан экзотикалық атомның бір түрі. Протоний – бөлшектің және оған сәйкес антибөлшектің байланысқан жүйесі болғандықтан, ол «оний» деп аталатын экзотикалық атомдар класына жатады. Протонийдің орташа өмір сүру мерзімі шамамен 1,0 мкс, ал байланысу энергиясы -0,75 кэВ құрайды. Барлық онийлер сияқты, протоний де барлық кванттық сандары (бариондық сан, иіс кванттық сандары және т.б.) бар бозон және электр заряды 0-ге тең.
Protonium (symbol: Pn), also known as antiprotonic hydrogen, is a type of exotic atom in which a proton (symbol: p) and an antiproton (symbol: ) are bound to each other. Since protonium is a bound system of a particle and its corresponding antiparticle, it is an example of a type of exotic atom called an onium. Protonium has a mean lifetime of approximately 1.0 μs and a binding energy of −0.75 keV. Like all onia, protonium is a boson with all quantum numbers (baryon number, flavour quantum numbers, etc.) and electrical charge equal to 0.
Өндіріс
Протонийді өндірудің екі әдісі бар. Бір әдіс – күшті бөлшектердің соқтығысуы. Екінші әдіс антипротон мен протонды бір магниттік қапқа салуды қамтиды. Бұл соңғы әдіс алғаш рет 2002 жылы Женевадағы CERN зертханасында ATHENA (Нейтралды антиматерияға арналған жоғары дәлдігі бар эксперименттік құрал) эксперименті барысында қолданылды, бірақ ғалымдар эксперимент кезінде протон да пайда болғанын 2006 жылға дейін анықтамады. Жоғары энергиядағы протон мен антипротон арасындағы реакциялар көптеген бөлшектердің түйірленуіне алып келеді. Шындығында, мұндай реакциялар Фермилабтағы Теватрон сияқты бөлшектерді жылдамдатушылардың негізін құрайды. LEAR (CERN-дегі төмен энергиялы антипротонды сақина) ішінде протонийді іздеудің жанама әдістері гелий сияқты ядроларға бағытталған антипротонды пайдаланды, бірақ нәтижелер нақты болған жоқ. 10 эВ-тан 1 кэВ-қа дейінгі диапазонды өте төмен энергиялы соқтығыстар протонның қалыптасуына мүмкіндік беруі мүмкін.
There are two known methods to generate protonium. One method involves violent particle collisions. The other method involves putting antiprotons and protons into the same magnetic cage. The latter method was first used during the experiment ATHENA (ApparaTus for High precision Experiment on Neutral Antimatter) at the CERN laboratory in Geneva in 2002, but it was not until 2006 that scientists realized protonium was also generated during the experiment. Reactions involving a proton and an antiproton at high energies give rise to many particle final states. In fact, such reactions are the basis of particle colliders such as the Tevatron at Fermilab. Indirect searches for protonium at LEAR (Low Energy Antiproton Ring at CERN) have used antiprotons impinging on nuclei such as helium, with unclear results. Very low energy collisions in the range of 10 eV to 1 keV may lead to the formation of protonium.
Зерттеулер
Жоспарланған эксперименттерде тұзақтар төмен энергиялы антипротонның көзі ретінде қолданылады. Мұндай сәуле лазерлік өрісте атомдық сутегі нысаналарына бағытталады, мақсаты – байланған протон-антипротон жұптарын протонның қозған күйіне белгілі бір тиімділікпен көтеру (оның есептелуі ашық теориялық мәселе болып қалады). Байланбаған бөлшектер магниттік өрісте иіліп, шығарылады. Протоний зарядталмағандықтан, мұндай өріс оны иірмейді. Егер протоний пайда болса, ол бір метрлік жоғары вакуум арқылы өтеді, онда протон мен антипротонның жойылғаннан ыдырайтыны күтіледі. Ыдырау өнімдері протонийдің пайда болуын нақты көрсетеді. Протонийді теориялық зерттеулерде негізінен релятивистік емес кванттық механика қолданылады. Бұл күйлердің байланыс энергиясы мен өмір сүру ұзақтығын болжауға мүмкіндік береді. Есептелген өмір сүру мерзімі 0,1-ден 10 микросекундқа дейін. Сутек атомынан айырмашылығы, онда басым өзара әрекеттесу электрон мен протонның Кулондық тартылысынан туындайды, протоний құрамындағы бөлшектер негізінен күшті өзара әрекеттесу арқылы әрекеттеседі. Сондықтан аралық күйдегі мезондарға қатысты көп бөлшектік өзара әрекеттесулер маңызды болуы мүмкін. Осылайша, протонийді өндіру және зерттеу ядроаралық күштерді түсіну үшін де маңызды.
Planned experiments will use traps as the source of low energy antiprotons. Such a beam would be allowed to impinge on atomic hydrogen targets, in the field of a laser, which is meant to excite the bound proton–antiproton pairs into an excited state of protonium with some efficiency (whose computation is an open theoretical problem). Unbound particles are rejected by bending them in a magnetic field. Since the protonium is uncharged, it will not be deflected by such a field. This undeflected protonium, if formed, would be allowed to traverse a meter of high vacuum, within which it is expected to decay via annihilation of the proton and antiproton. The decay products would give unmistakable signatures of the formation of protonium. Theoretical studies of protonium have mainly used non relativistic quantum mechanics. These give predictions for the binding energy and lifetime of the states. Computed lifetimes are in the range of 0.1 to 10 microseconds. Unlike the hydrogen atom, in which the dominant interactions are due to the Coulomb attraction of the electron and the proton, the constituents of protonium interact predominantly through the strong interaction. Thus multiparticle interactions involving mesons in intermediate states may be important. Hence the production and study of protonium would be of interest also for the understanding of internucleon forces.