Il Positrone e il Positronio: Due Particelle Affascinanti
Il positrone, una particella con carica positiva e stessa massa dell’elettrone, è stato scoperto da Carl David Anderson nel 1932, guadagnandosi il Premio Nobel per la Fisica nel 1936. Quando un positrone e un elettrone si incontrano, avviene un processo noto come annichilazione, durante il quale le due particelle si annullano trasformando la loro massa in energia sotto forma di fotoni.
Il positrone ha una massa a riposo di 0.511 MeV, con l’annichilazione che produce fotoni γ con un’energia totale di 1.022 MeV.
Positrone: Emissione e Interazioni
I positroni, noti anche come particelle β+, vengono emessi nel decadimento di alcuni nuclei che presentano un eccesso di protoni, e mostrano un ampio spettro di energie cinetiche durante l’emissione. Durante il processo di decadimento β+, i positroni vengono emessi insieme a neutrini.
Quando i positroni cedono la loro energia cinetica attraverso la materia, possono generare coppie di particelle, ionizzare molecole, eccitare atomi e emettere fotoni X. A basse velocità, un positrone può catturare un elettrone orbitale, formando una sorta di “atomo” chiamato positronio, simile all’atomo di idrogeno ma con un positrone al posto del protone.
Positronio: Struttura e Proprietà
Il positronio offre uno spunto di interesse non solo per la sua struttura elettronica, ma anche per le sue proprietà chimiche. Il suo stato fondamentale, noto come stato di singoletto o parapositronio, presenta spin antiparalleli tra l’elettrone e il positrone. Questo stato ha un’energia di legame di circa 150 kcal/mol e una vita media di 10-10 s, dopo la quale le due particelle si annullano emettendo due fotoni γ di 0.511 MeV ciascuno.
Il positronio può esistere anche in uno stato di tripletto o ortopositronio, in cui gli spin del positrone e dell’elettrone sono paralleli, con una vita media di circa 10–7 s. Durante l’annichilazione in questo stato, vengono generati tre fotoni γ con un’energia totale di 1.022 MeV.
