Позитроний – это искусственный «атом» без ядра, в котором электрон и позитрон, связанные силами электрического притяжения (кулоновскими силами), вращаются вокруг некого общего центра масс. Существуют две разновидности позитрония: Ортопозитроний с параллельными спинами обеих частиц и Парапозитроний – с антипараллельными спинами частиц.
Оба эти «атома» живут исчезающе короткое время: Парапозитроний аннигилирует, то есть превращается в два гамма-фотона за 0.124 нс (наносекунды -- одной миллиардной секунды).
Ортопозитроний живёт в тысячу раз дольше – 138.6 нс и аннигилирует в три гамма-фотона.
Почему они аннигилируют?
Сначала, «при рождении», электрон и позитрон получают некую кинетическую энергию и могут вращаться НЕ СХОДЯСЬ слишком близко друг с другом. Но вращающиеся электрические заряды всегда излучают электромагнитные волны и тем теряют свою кинетическую энергию и, сближаясь, «падают» друг на друга. При этом и происходит их аннигиляция, то есть превращение в фотоны.
Не чудится ли читателям нечто знакомое в этой фразе о вращающихся элетрических зарядах и чего-то там теряющих?
Чудится!
Так должна была умереть планетарная модель атома Резерфорда, по сути уже мёртворождённая, в 1911 году. Но в 1913 году молодой талант в физике, Нильс Бор СПАС эту модель от гибели тем, что сформулировал свои знаменитые постулаты и первый из них гласил: Электроны вращаются вокруг ядра на неких СТАЦИОНАРНЫХ ОРБИТАХ, на которых, ВОПРЕКИ ЗАКОНАМ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ, они ничего не излучают. Ведь атомы существуют не наносекунды, а миллиардолетия и ничего им не делается!!! Гениальная идея Бора полностью подтвердилась. Электроны «молча», ничего не излучая, вертятся на стационарных орбитах, а излучают только тогда, когда перескакивают с одной орбиты (с большей энергией) на другую (с меньшей энергией).
Аналогично, НЕ атому Бора, а классической модели Резерфорда, «работает» и позитроний. Электрон и позитрон при вращении теряют свою кинетическую энергию на излучение, падают друг на друга и аннигилируют. Почему ортопозитроний живёт в тысячу раз дольше, чем парапозитроний? Да, потому, что они ОТТАЛКИВАЮТСЯ друг от друга не только центробежными сидами вращения, но своими магнитными моментами.
А теперь самое главное и интересное.
Писал не раз об идее тоже большого таланта в физике Луи до Бройля о том, что фотон, квант электромагнитной энергии, есть некая составная частица из двух частиц с очень малой массой. Но эта модель противоречит выводу Специальной Теории Относительности, указывающему, что ни одна частица с НЕНУЛЕВОЙ МАССОЙ ПОКОЯ НЕ МОЖЕТ БЫТЬ ускорена до скорости света. Любая, самая легчайшая, набрав релятивистскую скорость, начинает наращивать свою инерциальную массу до бесконечности по мере приближения её скорости к скорости света «с».
Я попытался спасти эту гипотезу де Бройля, предположив, что: Да, фотон является некой составной частицей, «состоящей» из двух частиц с ненулевой массой: Электрона и позитрона. Но их суммарная масса равна нулю!!! Поэтому такая «гантелька МОЖЕТ двигаться со скоростью света.
НО!!!
Только что мы говорили о времени жизни позитрония, то есть о вот такой «гантельке» и время её существования ничтожно мало! А фотоны летят в космосе миллиардолетия!!! И десятки миллиардов лет!!!
Ответ:
Всё те же стационарные орбиты Бора для позитрония! В фотонах электрон и позитрон не просто вертятся вокруг общего геометрического центра, и, НЕ ИЗЛУЧАЯ ЭНЕРГИИ, А ПРЕДСТАВЛЯЯ СОБОЙ СОБСТВЕННО ФОТОН, движутся по неким СТАЦИОНАРНЫМ ОРБИТАМ и поэтому НИКОГДА друг на друга не падают!
Вот мы и применили две интересных мысли де Бройля и Бора для объяснения «светового позитрония!» Вечного, но ДЕЛИМОГО: если гамма-фотон достаточной энергии пролетает поблизости к ядру, там мощное поле ядра может разорвать эту «стационарную пару» и это называется ФОТОРОЖДЕНИЕМ ПАР, явление, обратное аннигиляции.
От своего имени и читательского благодарю Луи де Бройля и Нильса Бора за интересные подсказки!
9 Х 2021
P.S. По идее, если не просто бомбардировать всякие мишени мощным пучком позитронов, а придать им строго квантованные значения энергий, то вместо «обычного» короткоживущего позитрония можно получить позитроний со СТАЦИОНАРНЫМИ ОРБИТАМИ, то есть пучок ФОТОНОВ!