МЕЗОННАЯ ХИМИЯ

МЕЗОННАЯ ХИМИЯ (химия элементарных частиц), раздел химии, изучающий системы, в к-рых либо ядро атома заменено на др. положит. частицу (m+-мюон, позитрон), либо электрон заменен на др. отрицат. частицу (m--мюон, p- -мезон, К--мезон, S--гиперон, антипротон). Назв. мезонной химии возникло в 60-х гг. 20 в. в связи с исследованиями хим. р-ций, протекающих при взаимод. мюонов m+ (ранее относились к мезонам) с в-вом. С помощью мезонной химии получают данные о распределении электронной плотности, кристал-лич. и магн. структуре в-ва, механизме и скорости хим. р-ций. Наиб. исследованы атомные системы, включающие позитрон и мюон m+ .

При столкновении позитронов е+ с атомами в-ва в результате захвата позитроном электрона с определенной вероятностью, зависящей от св-в среды, образуется позитроний Ps-связанная система (е + е-), в к-рой электрон и позитрон обращаются относительно общего центра масс. Размер Ps 0,106 нм, потенциал ионизации 6,77 эВ, масса 1/920 массы атома Н. Позитроний может находиться в двух состояниях, отличающихся ориентацией спина электрона относительно спина е+: орто-позитроний со спином, равным 1 (аннигилирует на 3 g-кванта; время жизни в вакууме t = 1,4.10-7 с) и пара-позитроний со спином, равным 0 (аннигилирует на 2 g-кванта, t = 1,25.10-10 с); соотношение вероятностей образования 3:1. При взаимод. Ps со средой его время жизни уменьшается. Измерения величины t и углового распределения разлета у-квантов позволяет изучать типы взаимодействий: аннигиляция на "чужих" электронах, орто-пара-конверсия (взаимный переход орто- и пара-позитрония вследствие р-ций с парамагн. частицами), хим. р-ции Ps, аналогичные р-циям атома Н (напр., присоединение по кратной связи, замещение, окислит.-восстановит. процессы и т.п.). Ввиду малой массы Ps в его взаимод. важную роль играет туннельный эффект. Позитроний широко используется при исследованиях механизма и кинетики разнообразных хим. процессов в газах и конденсир. средах, при изучении фазовых переходов, диффузии, связанных состояний в атомно-молекулярных системах, включая полупроводниковые, ионные и полимерные материалы.