новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
тендеры / аналитика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы

расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты / книги
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас

реклама на сайте
контакты
Магазин химических реактивов
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

МЕЗОННАЯ ХИМИЯ


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

МЕЗОННАЯ ХИМИЯ (химия элементарных частиц), раздел химии, изучающий системы, в которых 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. мезонная химия возникло в 60-х гг. 20 в. в связи с исследованиями хим. реакций, протекающих при взаимод. мюонов m+ (ранее относились к мезонам) с веществом. С помощью мезонная химия получают данные о распределении электронной плотности. кристал-лич. и магн. структуре вещества, механизме и скорости хим. реакций. Наиб. исследованы атомные системы, включающие позитрон и мюон m+ .

При столкновении позитронов е+ с атомами вещества в результате захвата позитроном электрона с определенной вероятностью, зависящей от свойств среды, образуется позитроний Ps-связанная система (е + е-), в которой 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 реакций с парамагн. частицами), хим. реакции Ps, аналогичные реакциям 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.

Захват электрона мюоном m+ приводит к образованию атома мюония Mu-водородоподобного атома, в котором центр. ядром вместо протона является m+. Радиус атомной орбиты Ми 0,0532 нм, потенциал ионизации 13,54 эВ, масса 1/9 массы атома Н. Как и позитроний, мюоний может находиться в орто- и пара состояниях. Основные измеряемые характеристики Мu-степень ориентации спина относительно оси квантования m+ (поляризация) и ее изменения во времени (релаксация), зависящие от хим. реакций Ми. В магн. пoлях мюон m+ и орто-мюоний претерпевают ларморову прецессию спина (системы спинов) с частотами, отличающимися в 103 раза, что позволяет экспериментально идентифицировать хим. состояние частиц. Ядерно-физ. эталонами времени при исследовании скорости взаимод. мюония с веществом являются частота квантовых переходов между энерге-тич. состояниями мюония (w0 = 2,804.1010 с-1) и постоянная распада мюона m+ l = 4,545.105 с-1, но отношению к которым измеряются абсолютные константы скорости реакций.

Мюоний применяется при исследованиях кинетики быстрых и сверхбыстрых физ.-хим. процессов, спин-решеточной релаксации в кристаллах, спин-обменных взаимод. в полупроводниках, сверхпроводимости и др. вопросов физ. химии и физики твердого тела.

Характерная методич. особенность применения Ps и Мu-наличие в исследуемом объеме вещества лишь неск. этих частиц, т.е. пренебрежимо малая степень превращения исходной среды. Исследование протекающих процессов проводится, как правило, на уровне элементарных актов взаимодействия. Области использования систем Ps и Ми взаимно дополняют друг друга и позволяют изучать важнейшие типы реакций атома Н.

Отрицательно заряженные частицы (мюон m-, p-, К--мезоны и др.) при торможении в среде образуют мезоатомы, в которых эти частицы играют роль "тяжелых" электронов. Образуясь первоначально в высоковозбужденных состояниях, мезоатомы в результате каскадных переходов при испускании g-квантов или оже-электронов переходят в основное состояние. Орбиты мезоатомов (их размер обратно пропорционален массе частицы) на 2-3 порядка меньше электронных орбит. При этом эффективный заряд ядра Z уменьшается на единицу, в результате чего мезоатом имеет электронную оболочку ядра Z-1. Т. обр., в принципе могут моделироваться атомы любых элементов, например при захвате и атомом Ne образуется мезоатом mF. Уникальны мезоатомы, состоящие из ядра водорода (протон, дейтрон, тритон) и отрицательно заряженной частицы, поскольку они являются нейтральными системами малого размера (напр., радиус мюонного атома водорода равен 2,56.10-11 см, а радиус пионного атома водорода - 1,94•10-11 см) и, подобно нейтронам, проникают внутрь электронных оболочек к ядрам, участвуя в разл. процессах. Так, например, могут образоваться системы ddm и dtm, аналогичные мол. ионам водорода, в которых ядра вступают в реакции "холодного" ядерного синтеза (dd 3Не + п или dt 4He + п)с высвобождением m-, осуществляющего послед. акты синтеза (мюонный катализ). Процессы захвата отрицательно заряженных частиц на мезоатомные орбиты и перехвата их др. атомами обусловлены строением электронной оболочки, что позволяет изучать структуру молекул и хим. реакции мезоатомов.

Лит.: Кириллов-Угрюмов В. Г., Никитин Ю. П., Сергеев Ф. М., Атомы и мезоны, М., 1980; Гольданский В. И., Шантарович В. П., Современное состояние исследований "новых" атомов, в кн.: Физика XX века: развитие и перспективы, М., 1984, с. 136-87; Евсеев В. С., МамедовТ.Н., Рога-нов. B.C., Отрицательные мюоны в веществе, М., 1985. В.Г. Фирсов.




выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация