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电子偶素

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一個電子正電子正繞着它們共同質心的軌道。這一個束縛量子態稱為電子偶素。.

电子偶素或稱正電子素(positronium)是一个电子与一个正电子组成的亚稳定的束缚态(e-e+(e+e-),化学符号是Ps。最早由麻省理工学院物理学家Martin Deutsch在1951年发现。

由于电子和正电子最终会湮灭产生光子,电子偶素的半衰期是很短的。根据电子与正电子自旋状态的不同,电子偶素主要分为两种。单态(1S0,自旋相反,总自旋为0)即仲电子偶素(para-positronium,简记为p-Ps),三重态(3S1,自旋同向,总自旋为1)即正电子偶素(ortho-positronium,简记为o-Ps)。在真空中,单态的电子偶素半衰期为125ps,之后湮灭产生两个光子(511keV);三重态电子偶素半衰期为142ns,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。

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。