Protonio

El protonio (símbolo: Pn ) ^{[ cita requerida ]} , también conocido como hidrógeno antiprotónico , es un tipo de átomo exótico en el que un protón (símbolo: p) y un antiprotón (símbolo: p ) están unidos entre sí. ^[1]

Dado que el protonio es un sistema ligado de una partícula y su antipartícula correspondiente , es un ejemplo de un tipo de átomo exótico llamado onio .

El protonio tiene una vida media de aproximadamente 1,0  μs y una energía de enlace de -0,75  keV . ^[2]

Como todos los onia, el protonio es un bosón con todos los números cuánticos ( número bariónico , números cuánticos de sabor , etc.) y carga eléctrica igual a 0.

Existen dos métodos conocidos para generar protonio. Uno de ellos implica violentas colisiones de partículas. El otro método implica colocar antiprotones y protones en la misma jaula magnética. El último método se utilizó por primera vez durante el experimento ATHENA (Aparato para experimentos de alta precisión sobre antimateria neutra) en el laboratorio del CERN en Ginebra en 2002, pero no fue hasta 2006 que los científicos se dieron cuenta de que durante el experimento también se generaba protonio. ^[3]

Las reacciones que involucran un protón y un antiprotón a altas energías dan lugar a estados finales de muchas partículas. De hecho, estas reacciones son la base de los colisionadores de partículas como el Tevatron en Fermilab . Las búsquedas indirectas de protonio en LEAR (Low Energy Antiproton Ring en CERN ) han utilizado antiprotones que chocan con núcleos como el helio , con resultados poco claros. Las colisiones de energía muy baja en el rango de 10  eV a 1  keV pueden conducir a la formación de protonio.

Los experimentos previstos utilizarán trampas como fuente de antiprotones de baja energía. Se permitiría que un haz de este tipo incidiera sobre objetivos atómicos de hidrógeno , en el campo de un láser, que tiene por objeto excitar los pares protón-antiprotón ligados hasta un estado excitado de protonio con cierta eficiencia (cuyo cálculo es un problema teórico abierto). Las partículas no ligadas se rechazan doblándolas en un campo magnético. Como el protonio no tiene carga, no será desviado por dicho campo. Este protonio no desviado, si se forma, se permitiría que atravesara un metro de alto vacío, dentro del cual se espera que se desintegrara mediante la aniquilación del protón y el antiprotón. Los productos de la desintegración proporcionarían señales inequívocas de la formación de protonio.

Los estudios teóricos del protonio han utilizado principalmente la mecánica cuántica no relativista . Ésta proporciona predicciones para la energía de enlace y la vida útil de los estados. Las vidas útiles calculadas están en el rango de 0,1 a 10 microsegundos . A diferencia del átomo de hidrógeno , en el que las interacciones dominantes se deben a la atracción de Coulomb del electrón y el protón, los constituyentes del protonio interactúan predominantemente a través de la interacción fuerte . Por lo tanto, las interacciones multipartículas que involucran mesones en estados intermedios pueden ser importantes. Por lo tanto, la producción y el estudio del protonio también serían de interés para la comprensión de las fuerzas internucleónicas .

• Positronio
• Helio antiprotónico
• Colector de antiprotones
• Acumulador de antiprotones

• Battersby, S. (13 de octubre de 2006). «La antimateria y la materia se combinan en una reacción química». New Scientist . Consultado el 26 de junio de 2015 .
• Klempt, E.; Bradamante, F.; Martin, A.; Richard, J.-M. (2002). "Interacción antinucleón-nucleón a baja energía: dispersión y protonio" (PDF) . Physics Reports . 368 (2–3): 119–316. Bibcode :2002PhR...368..119K. doi :10.1016/S0370-1573(02)00144-8.
• Zurlo, N.; et al. (2006). "Evidencia de la producción de hidrógeno antiprotónico lento en el vacío". Physical Review Letters . 97 (15): 153401. arXiv : 0708.3717 . Bibcode :2006PhRvL..97o3401Z. doi :10.1103/PhysRevLett.97.153401. PMID  17155325. S2CID  36091971.