プロトニウムと水素

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プロトニウムと水素の違い

プロトニウム vs. 水素

プロトニウム(Protonium)は、陽子と反陽子がお互いの周りを回る異種原子である。プロトニウムは、電気的に中性なボース粒子で、バリオン数は0である。 プロトニウムを生成する2つの方法が知られている。1つは、激しい粒子の衝突を利用するもので、もう1つは、陽子と反陽子を磁場をかけた容器に閉じ込める方法である。後者の方法は、2002年に欧州原子核研究機構で、Evandro Lodi RizziniらのグループによってATHENA実験の中で初めて行われたが、実験中にプロトニウムが生成していることが確認されたのは2006年になってからだった。 高エネルギーでの陽子と反陽子の反応によって、多くの粒子が生成される。実際に、このような反応は、フェルミ国立加速器研究所のテバトロン等の衝突型加速器の原理である。LEARを用いたプロトニウムの研究では、反陽子をヘリウム等の原子核に衝突させる実験が行われたが、10eVから1keVの極低エネルギーでの衝突でプロトニウムが生成した。 予定される実験では、低エネルギー反陽子ビームの供給源としてトラップを用い、このビームを水素原子に衝突させて陽子-反陽子の結合を励起させ、励起状態のプロトニウムを生成する。非結合粒子は、磁場中で進路を曲げることによって除去される。プロトニウムは電荷がないので、磁場の中ではまっすぐ進む。もし生成していれば、このプロトニウムが高真空中を進み、陽子と反陽子の対消滅によって崩壊すると考えられる。この崩壊産物が、プロトニウム生成の証拠となる。 プロトニウムについての理論的研究は、主に非相対論的量子力学を用いて行われている。これらの研究は、状態ごとの結合エネルギーや寿命を予測する。寿命については、論争はあるものの、0.1μ秒から10μ秒とされている。電子と陽子のクーロン力が独占的な水素原子と異なり、プロトニウムを構成する力は、主に強い相互作用である。また、中間子の多粒子相互作用も重要であると考えられている。そのため、プロトニウムの生成と研究は、核力の理解のためにも重要である。. 水素（すいそ、hydrogenium、hydrogène、hydrogen）は、原子番号 1 、原子量 1.00794の非金属元素である。元素記号は H。ただし、一般的には「水素」と言っても、水素の単体である水素分子（水素ガス） H を指していることが多い。 質量数が2（原子核が陽子1つと中性子1つ）の重水素（H）、質量数が3（原子核が陽子1つと中性子2つ）の三重水素（H）と区別して、質量数が1（原子核が陽子1つのみ）の普通の水素（H）を軽水素とも呼ぶ。.

反陽子

反陽子（はんようし）とは、陽子（プロトン）と質量とスピンが全く同じで、逆の電荷、すなわち−1の電荷を持つ反粒子である。 反陽子は1955年にセグレとチェンバレンによってカリフォルニア大学バークレー校の加速器ベバトロンを使った実験で最初に発見された。.

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ポジトロニウム

ポジトロニウム (positronium) とは、電子と陽電子が電気的に束縛され対になった、一種の原子（エキゾチック原子）である。元素記号としてPsと記される。古典力学的な原子模型でいうと、電子と陽電子が共通重心を中心としてお互いを回っているということになる。物質中に陽電子を照射した場合、物質中の電子と陽電子は通常、対消滅してγ線を放出するが、絶縁体中ではかなりの割合で準安定状態としてポジトロニウムを形成する。.

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陽子

陽子（ようし、（））とは、原子核を構成する粒子のうち、正の電荷をもつ粒子である。英語名のままプロトンと呼ばれることも多い。陽子は電荷+1、スピン1/2のフェルミ粒子である。記号 p で表される。 陽子とともに中性子によって原子核は構成され、これらは核子と総称される。水素（軽水素、H）の原子核は、1個の陽子のみから構成される。電子が離れてイオン化した水素イオン（H）は陽子そのものであるため、化学の領域では水素イオンをプロトンと呼ぶことが多い。 原子核物理学、素粒子物理学において、陽子はクォークが結びついた複合粒子であるハドロンに分類され、2個のアップクォークと1個のダウンクォークで構成されるバリオンである。ハドロンを分類するフレーバーは、バリオン数が1、ストレンジネスは0であり、アイソスピンは1/2、超電荷は1/2となる。バリオンの中では最も軽くて安定である。.

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陽電子

陽電子（ようでんし、ポジトロン、英語：positron）は、電子の反粒子。絶対量が電子と等しいプラスの電荷を持ち、その他の電子と等しいあらゆる特徴（質量やスピン角運動量 (1/2)）を持つ。.

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