关于奇特原子介绍

[拼音]：qite yuanzi

[外文]：exotic atom

由μ±子、τ± 轻子(见轻子)、π±介子、K±介子、D±介子（见介子）、正电子、反质子 (见反粒子)、Σ±超子和Ω- 超子（见奇异粒子）等粒子分别取代普通原子中的电子、原子核或取代两者，通过电磁相互作用形成的原子。这些粒子都是高能作用中产生的，除 τ± 轻子、D±介子外（本文不涉及这种粒子组成的奇特原子），它们的寿命都大于电磁相互作用引起的转化和跃迁过程的特征时间(10-11秒)，在它们衰变之前有足够的时间形成奇特原子。奇特原子的性质与这些粒子的性质有密切关系，所以是原子物理和高能物理两个领域共同研究的对象。

由μ-子取代普通原子中一个电子形成的μ-子原子是最早发现的奇特原子。中国物理学家张文裕在云室中最早发现μ-子原子能级之间跃迁时放出的特征光子。目前，实验上已发现除Ξ-和Ω-超子以外生成的多种奇特原子。

一般用俘获法或重粒子衰变法产生奇特原子：

（1）把高能碰撞中产生的高速运动的介子或超子慢化到俘获或被俘获截面很大的状态，使得带负电的粒子取代原子中的电子（如μ-子原子），或带正电的粒子俘获电子（如μe原子）形成奇特原子；

（2）用重粒子衰变一次直接产生奇特原子〔〕。

奇特原子可以作为研究许多基本问题的"实验室"。如可用以检验狄喇克方程以外的其他方程；研究静电力与库仑力的偏离、原子核大小效应等；利用(μe)原子这种纯轻子原子验证电弱统一理论；利用奇特原子的形成和衰变以及能级的分裂和移动，测量生成奇特原子的粒子的基本量和基本性质；利用其能级分裂值精确测定 μ介子、π介子、K介子、超子等的质量等等。

奇特原子若是由介子或超子等粒子组成，这些粒子有不同的自旋，质量比电子的大两三个量级。与普通原子相比奇特原子有以下三个特点：

（1）折合质量、结合能大两三个量级，线度小两三个量级，能级间跃迁快两三个量级；

（2）有多种不同的自旋角动量；

（3）基态不稳定，奇特原子或者因其“核”同“电子”碰到一起衰减成别的粒子而解体；或者因其中的介子或超子中寿命较短的一个自行衰变成别的粒子而解体。