奇异原子

与一般原子构成不同的原子

奇异原子通常是指与一般原子构成不同的原子，普通的原子是由电子e、质子p和中子n这三种长寿的粒子构成，但奇异原子却是以其他的粒子代替这三种稳定粒子中的一个或多个，通过电磁相互作用构成。

简介

发现

1940年中国物理学家张文裕在云室中了发现µ子原子能级之间跃迁时发出的特征光子，最早发现了由µ取代普通原子中一个电子e形成的µ子原子这一奇异原子。1951年发现了电子偶素。1952年卡马克证实了π介子原子发出的X射线，发现了由π介子围绕原子核旋转的π介子原子。1960年休斯发现了电子e围绕μ旋转的μ子素，又发现了用正电子e围绕μ旋转的反μ子素，从而大大拓宽了奇异原子的类型。

后来又发现了K介子围绕原子核旋转的K介子原子，1970年发现了由反质子p、超子Σ、Ξ围绕原子核旋转组成的超子原子类型的奇异原子。

研究

正电子e主要来源于β衰变的核素，其它几种粒子需要用中高能粒子加速器产生，一般都是用俘获法或重粒子衰变法产生奇异原子：

奇异原子的性质与组成它的粒子的性质有密切关系，因此是原子物理和高能物理两个领域共同研究的对象。形成奇异原子时，负粒子被捕获在高激发态轨道上，随后的跃迁过程放出一系列X射线，µ子原子释放的X射线称为µ子X射线。研究这类奇异原子主要靠测量这些X射线。奇异原子可以作为研究很多基本问题的“实验室”。可用以检验除狄拉克方程以外的其他方程；研究库仑力与静电力的偏离、原子核的大小效应等；利用μe原子这种轻子原子验证电弱统一理论；利用奇异原子的形成和衰变以及原子能级之间的移动和跃迁，测量生成这些奇异原子的粒子的基本量和其性质；利用原子能级跃迁值精确测定μ子、K介子、π介子、超子等粒子的质量。

奇异原子有些是由负粒子µ子及介子或超子等强子组成，质量、结合能比电子大两到三个数量级，有着不同的自旋。奇异原子与普通原子相比有以下特点：

1960年代初发现物质的化学性质对奇异原子释放的介子X射线谱的结构有影响，还发现一系列金属氧化物捕获µ的几率比（=/8）随金属原子序数呈周期性的变化，其最小值从元素周期表的开始处出现，进而推断化学键类型对奇异原子的形成和衰变有一定影响。到60年代中期，从实验上肯定了奇异原子的形成几率与衰变方式同化学环境有着密切联系，由此发展出奇异原子化学这一新的研究领域。

奇异原子化学是粒子物理学与核化学相交叉的边缘学科。这一研究主要有两方面，首先是找出物质化学结构影响奇异原子形成与衰变的规律，其次是通过观测奇异原子的形成与衰变来获取有关的化学结构和化学反应动力学的新数据，这为我们提供了一种研究分子电子结构和材料化学的性质的新途径。

电子偶素和µ子素都是类氢原子，µ质量是e的207倍，所以µ子素更像氢原子，它们都有具有特征的短寿命，可以作为氢的示踪剂。π被氢原子浮获后与氢核发生特征的电荷交换反应π+p→n+π，π接着又释放出2个光子，以此鉴定材料中的氢元素其他元素干扰极小。氢的化学状态强烈地影响π介子原子的形成。奇异原子化学中一个颇具实用价值的课题就是利用µ、π介子研究含氢材料的化学性质和氢键特征。

种类

著名的奇异原子

奇异原子列表

轻子原子

双强子原子

核束缚态

反物质（Antimatter）

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区

云南省

临沧市