Il Positrone e il Positronio
Il positrone è una particella con la stessa massa dell’elettrone ma con carica positiva, scoperta dal fisico statunitense Carl David Anderson nel 1932, che gli valse il Premio Nobel per la fisica nel 1936. Quando un positrone incontra un elettrone, avviene il fenomeno dell’annichilazione, in cui entrambe le particelle scompaiono e la loro massa si trasforma interamente in energia sotto forma di fotoni.
La massa a riposo del positrone, uguale a quella dell’elettrone, corrisponde a un’energia di 0.511 MeV. Durante l’annichilazione, vengono emessi fotoni γ con un’energia complessiva pari a 1.022 MeV.
Positrone: Emissioni
I positroni, conosciuti anche come particelle β+, vengono emessi nel decadimento di alcuni nuclei con un eccesso di protoni e presentano uno spettro continuo di energie cinetiche. Durante il decadimento β+, l’emissione del positrone avviene contemporaneamente a quella di un neutrino.
I positroni possono dissipare la loro energia cinetica passando attraverso la materia, creando coppie, ioni, molecole eccitate e emettendo fotoni X. Quando la velocità del positrone è ridotta abbastanza da diventare paragonabile a quella degli elettroni, può catturare un elettrone orbitale, formando così un “atomo” chiamato positronio, simile a un atomo di idrogeno ma con un positrone al posto del protone.
Positronio
Il positronio, esamina le proprietà chimiche oltre che la sua struttura elettronica. Lo stato fondamentale del positronio, noto come stato di singoletto o parapositronio, corrisponde a uno stato di spin antiparallelo tra elettrone e positrone. Questo stato ha un’energia di legame dell’ordine di 150 kcal/mol e una vita media di 10-10 s, dopodiché le due particelle si annichilano emettendo due fotoni γ con energia di 0.511 MeV ciascuno.
Il positronio può anche esistere 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. Nella sua annichilazione, sono prodotti tre fotoni γ con un’energia complessiva di 1.022 MeV.