Экзоти́ческий а́том — электромагнитно связанная атомоподобная квантовомеханическая система, в которой один (или несколько) из электронов заменён другой отрицательно заряженной частицей, либо роль ядра выполняет положительно заряженная частица.

Экзотические атомы являются короткоживущими вследствие как распада входящих в их состав частиц, так и их взаимодействия друг с другом.

При этом для экзотических атомов в ряде случаев удаётся зарегистрировать и изучить химические свойства.

Примеры Некоторые из описанных здесь атомов получены экспериментально и изучены их свойства, например оптические спектры излучения, некоторые только предсказаны. Мюоний (система из положительно заряженного мюона и электрона, ). Нейтроний, «атом» без электронной оболочки с незаряженным ядром. Экспериментально был получен лишь один изотоп (см. свободный нейтрон). Предполагается возможность существования изотопов с массовыми числами 2, 4 и 8 (динейтрон, тетранейтрон и октанейтрон соответственно). Позитроний (пара электрон-позитрон, ). Теоретически предсказан, но ещё не получен димюоний (пара и ) Мюонные атомы — атомы, в которых один или несколько электронов в электронной оболочке заменены на отрицательно заряженные мюоны

В мюонном атоме с одним мюоном (ранее назывался мезонным атомом, что некорректно, поскольку мюоны не являются мезонами) электрон заменен мюоном, который, как и электрон, является лептоном. Поскольку лептоны не принимают участие в сильных взаимодействиях а только в слабых, электромагнитных и гравитационных, мюон в мюонном атоме связан с ядром в основном силами электромагнитного взаимодействия. Так как мюон примерно в 200 раз тяжелее электрона, в мюонном атоме орбиты Бора расположены ближе к ядру, чем электроны в обычном атоме, и поправки в энергетические уровни мюонного атома, обусловленные квантовой электродинамикой, более существенны. Таким образом, изучение энергетических уровней мюонных атомов по их оптическим спектрам, а также времени жизни возбуждённых состояний обеспечивает экспериментальную проверку положений квантовой электродинамики. Возможен термоядерный синтез с использованием мюонных атомов, например мюонного дейтерия, так называемый мюонный катализ, — это одно из применений мезонных атомов.

Адронные атомы, в которых электрон заменён на отрицательно заряженный мезон или барион: Антипротонные атомы, в частности Протоний — система из протона и антипротона . Пионные атомы (содержат отрицательно заряженный пи-мезон ), в частности Пионий — система из положительного и отрицательного пи-мезонов . Каонные атомы (содержат отрицательно заряженный К-мезон ). Гиперонные атомы (содержат отрицательно заряженный гиперон, например или ).

См. также Онии — связанные состояния частицы и античастицы. Электромагнитно-связанные онии являются экзотическими атомами (позитроний, протоний); однако в кварковых ониях (-мезон и др.) доминирует сильное взаимодействие, поэтому обычно они не рассматриваются как экзотические атомы. Экситоны — квазичастицы в твёрдом теле, аналоги атомов, состоящие из электромагнитно-связанных электрона и дырки.

Примечания

Ссылки

Категория:Ядерная физика Категория:Атомы