Tingnan ang wikitext ng Positronium

[[File:Positronium.svg|thumb|200px|right|Ang isang [[elektron]] at [[positron]] na umiikot sa palibot ng kanilang [[sentro ng masa]]. Ito ay isang nakabigkis na estadong quantum na kilala bilang positronium.]]
Ang '''Positronium''' ('''Ps''') ay isang sistemang binubuo ng isang [[elektron]] at [[antimaterya|antipartikulo]] nito na [[positron]] na magkasamang binigkis sa isang [[eksotikong atomo]]. Dahil sa hindi matatag, ang dalawang mga partikulo ay wumawasak sa bawat isa upang lumikha ng [[sinag na gamma]]ng mga [[photon]] pagkatapos ng [[aberahe]]ng panahon ng buhay na 125 ps o tatlong [[sinag na gamma]]ng mga photon pagkataps ng 142 [[Nanosegundo|ns]] sa [[vacuum]] depende sa relatibong mga estadong [[ikot (pisika)|ikot]] ng [[positron]] at [[elektron]]. Ang [[orbito]] ng dalawang mga partikulo at ang hanay ng mga [[lebel ng enerhiya]] ay katulad ng sa atomo ng [[hydroheno]](elektron at [[proton]]). Gayunpaman, dahil sa [[nabawasang masa]], ang mga [[prekwensiya]]ng kaugnay ng [[linyang spektral]] ay mas maliit sa kalahati ng sa mga tumutugong linyang hydroheno.
==Mga estado==

Ang [[saligang estado]] ng positronium tulad ng sa [[hydroheno]] ay may dalawang mga posibleng konpigurasyon na nakabatay sa relatibong mga orientasyo ng mga ikot ng elektron at positron. Ang  ''[[estadong singlet]]'' na may [[antiparalelo (matematika)|antiparalelo]]ng [[ikot (pisika)|ikot]]([[ikot na bilang quantum|''S'']] = 0, ''M<sub>s</sub>'' = 0) ay kilala bilang '''para-positronium''' (''p''-Ps) at tinutukoy na {{SubatomicParticle|para-positronium}}. Ito ay may [[mean]] na panahon ng buhay na 125 [[picosegundo]] at may pamimiling [[pagkabulok (pisika)|nabubulok]] sa dalawang mga [[quanta]]ng gamma na may enerhiyang 511 [[keV]] bawat isa (sa [[sentrong balangkas na masa]]). Ang pagtukoy(detection) ng mga [[photon]] ay pumapayag para sa rekonstruksiyon ng vertex ng pagkabulok at ginagamit sa [[positron emission tomography]]. Ang Para-positronium ay maaaring mabulok sa anumang [[even na bilang|even]] na bilang ng mga [[photon]](2, 4, 6, ...), ngunit ang [[probabilidad]] ay mabilis na lumiliit habang ang bilang ang dumadami: ang [[rasyong nagsasangay]] para sa pagkabulok sa 4 na photon ay  {{val|1.439|(2)|e=-6}}.<ref name="hep-ph0310099">
{{cite journal
 |last1=Karshenboim | first1=Savely G.
 |year=2003
 |title=Precision Study of Positronium: Testing Bound State QED Theory
 |doi=10.1142/S0217751X04020142
 |journal=International Journal of Modern Physics A [Particles and Fields; Gravitation; Cosmology; Nuclear Physics]
 |volume=19
 |issue=23
 |pages=3879–3896
 |arxiv=hep-ph/0310099
|bibcode = 2004IJMPA..19.3879K }}</ref>

Ang panahon ng buhay ng para-positronium(S = 0):<ref name="hep-ph0310099"/>
:<math>t_{0} = \frac{2 \hbar}{m_e c^2 \alpha^5} = 1.244 \times 10^{-10} \; \text{s}</math>

Ang ''[[estadong triplet]]'' na may [[paralelo (heometriya)|paralelong]] mga ikot (''S'' = 1, ''M<sub>s</sub>'' = −1, 0, 1) ay kilala bilang '''ortho-positronium''' (''o''-Ps) at tinutukoy na <sup>3</sup>S<sub>1</sub>. Ang estadong triplet sa [[vacuum]] ay may mean na panahon ng buhay na {{val|142.05|0.02|u=ns}}<ref>
{{cite journal
 |author=A. Badertscher ''et al.''
 |year=2007
 |title=An Improved Limit on Invisible Decays of Positronium
 |journal=[[Physical Review D]]
 |volume=75 |pages=032004
 |doi=10.1103/PhysRevD.75.032004
 
|arxiv=hep-ex/0609059
|bibcode = 2007PhRvD..75c2004B
 |issue=3 }}</ref> and the leading mode of decay is three gamma quanta. Other modes of decay are negligible; for instance, the five photons mode has branching ratio of ~{{val|1.0|e=-6}}.<ref name="hep-ph9911410">
{{cite journal
 |last1=Czarnecki |first1=Andrzej |last2=Karshenboim |first2=Savely G.
 |year=1999
 |title=Decays of Positronium
 |volume=14
 |issue=99
 |journal=B.B. Levchenko and V.I. Savrin (eds.), Proc. of the th   International Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory   (QFTHEP, Moscow , MSU-Press 2000, pp. 538 - 544.
 |arxiv=hep-ph/9911410
|bibcode = 1999hep.ph...11410C }}</ref>

Ang panahon ng buhay ng ortho-positronium(S = 1):<ref name="hep-ph0310099"/>
:<math>t_{1} = \frac{\frac{1}{2} 9 h}{2 m_e c^2 \alpha^6 (\pi^2 - 9)} = 1.386 \times 10^{-7} \; \text{s}</math>

Ang Positronium sa estadong 2S ay [[meta-matatag]](metastable) na may panahon ng buhay na {{val|1.1|u=us}} laban sa [[anihilasyon]]. Kapag ang positronium ay nalilikha sa gayong napanabik(excited) na estado, kung gayon ito ay mabilisang tutungo sa saligang estado kung saan ang [[anihilasyon]] ay mabilis na mangyayari. Ang mga pagsukat ng mga panahon ng buhay na ito gayundin ng mga lebel ng enerhiya ng positronium ay ginagamit sa [[presisyong pagsubok ng elektrodynamikang quantum]].<ref name="hep-ph0310099"/><ref>
{{cite journal
 |last1=Rubbia | first1=A.
 |year=2004
 |title=Positronium as a probe for new physics beyond the standard model
 |doi=10.1142/S0217751X0402021X
 |journal=International Journal of Modern Physics A [Particles and Fields; Gravitation; Cosmology; Nuclear Physics]
 |volume=19
 |issue=23
 |pages=3961–3985
 |arxiv=hep-ph/0402151
|bibcode = 2004IJMPA..19.3961R }}</ref>

Ang anihilasyon ay maaaring tumungo sa pamamagitan ng isang bilang ng mga channel na lumilikha ng isa o maraming mga [[sinag na gamma]]. Ang mga sinag na gamma ay nalilikha na may kabuuang enerhiya na  {{val|1022|ul=keV}} (dahil sa ang bawat wumawasak/annihilating na mga partikulo ay masa na {{val|511|ul=keV/c2}}) na ang pinamalaman na mga channel ng anihilasyon ay lumilikha ng dalawa o tatlong mga [[photon]] batay sa relatibong konpigurasyong ikot ng elektron at positron. Ang isang pagkabulok ng phonton ay posible lamang kung ang isang katawan (e.g. [[electron]]) ay malapit sa wumawasak na positronium kung saan ang ilang enerhiya mula sa pangyayaring anihilasyon(pagkawasak) ay maaaring mailipat. Hanggang mga limang sinag na gama ng anihilasyon ay napagmasdan sa mga eksperimento sa laboratoryo,<ref>
{{cite journal
 |last=Vetter |first=P.A. |last2=Freedman |first2=S.J.
 |year=2002
 |title=Branching-ratio measurements of multiphoton decays of positronium
 |journal=[[Physical Review A]]
 |volume=66 |pages=052505
 |doi=10.1103/PhysRevA.66.052505
|bibcode = 2002PhRvA..66e2505V
 |issue=5 }}</ref> na kumokompirma sa mga prediksiyon ng [[elektrodynamikang quantum]] sa napakataas na order. Ang anihilasyon sa isang pares na [[neutrino]]-antineutrino ay posible rin ngunit ang nahulaang [[probabilidad]] ay hindi mahalaga. Ang rasyong nagsasangay para sa pagkabulok na ''o''-Ps para sa channel na ito ay  {{val|6.2|e=-18}} (pares na elektron neutrino-antineutrinor) at {{val|9.5|e=-21}} (para sa bawat lasang hindi-elektron)<ref name="hep-ph9911410"/> sa mga prediksiyon batay sa [[Pamantayang Modelo]] ngunit ito ay maaaring padamihin sa pamamagitan ng mga katangian ng hindi-pamantayang neutrino tulad ng [[masa]] o relatibong mataas na [[magnetikong sandali]]. Ang eksperimental na mataas na hangganan sa rasyong nagsasangay para sa pagkabulok na ito(gayundin para sa pagkabulok sa anumang hindi makikita/invisible na partikulo) ay: <{{val|4.3|e=-7}} (''p''-Ps) and <{{val|4.2|e=-7}} (''o''-Ps).<ref>
{{cite journal
 |last=Badertscher |first=A. |author2=''et al.''
 |year=2007
 |title=Improved limit on invisible decays of positronium
 |journal=[[Physical Review]] D
 |volume=75 |pages=032004–1–10
 |doi=10.1103/PhysRevD.75.032004
 |bibcode=2007PhRvD..75c2004B
 |arxiv=hep-ex/0609059
 |issue=3
}}</ref>

==Mga lebel ng enerhiya==
{{main|Modelong Bohr}}
Bagaman ang tiyak na kalkulasyon ng mga lebel ng enerhiya ng positronium ay gumagamit ng [[ekwasyong Bethe-Salpeter]], ang pagkakapareho sa pagitan ng positronium at hydroheno ay pumapayag para sa isang hindi detalyadong pagtatantiya. Sa aproksimasyong ito, ang mga lebel ng enerhiya ay magkaiba sa pagitan ng dalawa dahil sa isang magkaibang halaga para sa masa na ''m''* na ginagamit sa ekwasyong enerhiya
::<math>E_n = - \frac{\mu q_e^4}{8 h^2 \epsilon_{0}^2} \frac{1}{n^2} \,.</math>
:Ang <math>q_e</math> ang [[elementaryong karga|magnitudong karga]] ng [[elektron]] na tulad ng sa [[positron]]
:Ang <math>h</math> ang [[konstante ni Planck]]
:Ang <math>\epsilon_{0}</math> ang [[elektrikong konstante]](na kilala bilang permitibidad/permittivity ng malayang espasyo]])
:<math>\mu</math> ang [[nabawasang masa]]

Ang nabawasang masa sa kasong ito ang
::<math>\mu = {{m_e m_p} \over {m_e + m_p}} = \frac{m_e^2}{2m_e} = \frac{m_e}{2},</math>
:kung saan 
:ang <math>m_e</math> at <math>m_p</math> ay ang masa ng elektron at ng positron na pareho sa depinisyon ng mga partikulo at antipartikulo. Kaya para sa positronium, ang nabawasang masa nito ay magkaiba lamang mula sa nagpapahingang masa ng elektron sa paktor na 2. Ito ay nagsasanhi sa mga lebel ng enerhiya na mga kalahati rin ng sa atomong hydroheno.

Ang mga lebel ng enerhiya ng positronium ay ibinigay na 
::<math> E_n = - \frac{1}{2} \frac{m_e q_e^4}{8 h^2 \epsilon_{0}^2} \frac{1}{n^2} = \frac{-6.8 \ \mathrm{eV}}{n^2} \,.</math>

Ang pinakamababang lebel ng enerhiya ng positronum  (''n'' = 1) ay &minus;6.8 [[boltaheng elektron]] (eV). Ang sumunod na pinakamababang lebel ng enerhiya (''n'' = 2) ay &minus;1.7 eV. Ang negatibong senya ay nagpapahiwatig ng isang [[estadong pagtatakda]]. Mapapansin rin na ang isang dalawang-katawang [[ekwasyong Dirac]] ay binubuo ng isang [[operador na Dirac]] para sa bawat mga partikulong dalawang punto sa pamamagitan ng [[batas ni Coulomb|interaksiyong Coulomb]] ay maaring eksaktong mapaghiwalay sa (relatibistikong) [[sentro ng balangkas na momentum]] at ang nagreresultang [[eigenhalaga]] ng saligang estado ay nakamait ng tiyak gamit ang mga [[paraang may hangganang elemento]](finite element methods) ni J. Shertzer.<ref>
{{cite journal
 |last=Scott |first=T.C. |last2=Shertzer |first2=J. |last3=Moore |first3=R.A.
 |year=1992
 |title=Accurate finite element solutions of the two-body Dirac equation
 |journal=[[Physical Review A]]
 |volume=45 |pages=4393–4398
 |doi=10.1103/PhysRevA.45.4393
 |bibcode=1992PhRvA..45.4393S |pmid=9907514 |issue=7
}}</ref>

==Prediksiyon at pagkakatuklas==

Ang siyentipikong [[Croatia]]n na si [[Stjepan Mohorovičić]] ay humula ng pag-iral ng positronium sa isang papel noong 1934 na inilimbag sa ''[[Astronomische Nachrichten]]'', kung saan kanyang tinawag ang substansiya na "electrum".<ref>
{{cite journal
 |last=Mohorovičić |first=S.
 |year=1934
 |journal=[[Astronomische Nachrichten]]
 |volume=253 |pages=94
 |doi=10.1002/asna.19342530402
 |title=Möglichkeit neuer Elemente und ihre Bedeutung für die Astrophysik
 |issue=4
}}</ref> Ang ibang mga sanggunian ay nagbigay ng kredito kay [[Carl David Anderson|Carl Anderson]] bilang nakahula ng eksistensiya nito noong 1932 habang nasa  [[Caltech]].<ref name="DeutschObit">
{{cite press
 |publisher=MIT
 |year=2002
 |title=Martin Deutsch, MIT physicist who discovered positronium, dies at 85
 |url=http://web.mit.edu/newsoffice/2002/deutsch.html
}}</ref>  Ito ay eksperimental na natuklasan ni [[Martin Deutsch]] sa [[MIT]] noong 1951 at nakilala bilang positronium.<ref name="DeutschObit"/>

==Obserbasyo ng mga molekulang di-positronium==
Ang unang obserbasyon ng mga [[molekula]]ng [[di-positronium]] na mga molekulang binubuo ng dalawang mga atomo ng positronium ay iniulat noong Setyembre 12, 2007 nina David Cassidy at  Allen Mills mula sa [[University of California at Riverside]].<ref>
{{cite journal
 |last=Cassidy |first=D.B. |last2=Mills |first2=A.P. (Jr.)
 |year=2007
 |title=The production of molecular positronium
 |journal=[[Nature (journal)|Nature]]
 |volume=449 |pages=195–197
 |doi=10.1038/nature06094
 |laysummary=http://www.nature.com/nature/journal/v449/n7159/full/449153a.html
 |pmid=17851519
 |issue=7159
|bibcode = 2007Natur.449..195C }}</ref><ref>
{{cite web
 |url=http://www.physorg.com/news108822085.html
 |publisher=[[Physorg.com]]
 |title=Molecules of positronium observed in the lab for the first time
 |accessdate=2007-09-07
}}</ref>

==Natural na pag-iral==
Ang Positronium sa mga estadong mataas na enerhiya ay nahulaang ang dominanteng anyo ng materya sa [[uniberso]] sa malapit na hinaharap kung ang [[pagkabulok na proton]] ay isang realidad.<ref name=dying>A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects, Fred C. Adams and Gregory Laughlin, ''Reviews of Modern Physics'' '''69''', #2 (April 1997), pp. 337–372.  {{bibcode|1997RvMP...69..337A}}.  {{doi|10.1103/RevModPhys.69.337}} {{arxiv|astro-ph/9701131}}.</ref>
==Mga sanggunian==
{{reflist}}
{{particles}}

[[Kategorya:Pisikang pampartikula]]
[[Kategorya:Elektrodynamikang quantum]]
[[Kategorya:Onium]]
[[Kategorya:Pisikang molekular]]
[[Kategorya:Mga atomong eksotiko]]
[[Kategorya:Spintronika]]