Átomo exótico
Un átomo exótico es un átomo por lo demás normal en el que una o más partículas subatómicas han sido reemplazadas por otras partículas de la misma carga . Por ejemplo, los electrones pueden ser reemplazados por otras partículas cargadas negativamente, como muones (átomos muónicos) o piones (átomos piónicos). [1] [2] Debido a que estas partículas sustitutas suelen ser inestables, los átomos exóticos suelen tener vidas muy cortas y ningún átomo exótico observado hasta ahora puede persistir en condiciones normales.
En un átomo muónico (anteriormente llamado átomo mu-mésico , ahora se sabe que es un nombre inapropiado ya que los muones no son mesones ), [3] un electrón es reemplazado por un muón, que, como el electrón, es un leptón . Dado que los leptones solo son sensibles a las fuerzas débiles , electromagnéticas y gravitatorias , los átomos muónicos se rigen con una precisión muy alta por la interacción electromagnética.
Dado que un muón es más masivo que un electrón, las órbitas de Bohr están más cerca del núcleo en un átomo muónico que en un átomo ordinario, y las correcciones debidas a la electrodinámica cuántica son más importantes. El estudio de los niveles de energía de los átomos muónicos, así como las tasas de transición de los estados excitados al estado fundamental, proporciona pruebas experimentales de la electrodinámica cuántica.
El símbolo 4.1 H (Hidrógeno-4.1) se ha utilizado para describir el exótico átomo muónico helio ( 4 He-μ), que es como el helio-4 al tener 2 protones y 2 neutrones . [4] Sin embargo, uno de sus electrones es reemplazado por un muón , que también tiene carga –1. Debido a que el radio orbital del muón es menor que 1/200 del radio orbital del electrón (debido a la relación de masa), el muón puede considerarse parte del núcleo. Entonces el átomo tiene un núcleo.con 2 protones, 2 neutrones y 1 muón, con carga nuclear total +1 (de 2 protones y 1 muón) y solo un electrón fuera, por lo que es efectivamente un isótopo de hidrógeno en lugar de un isótopo de helio. El peso de un muón es de aproximadamente 0,1 uma , por lo que la masa isotópica es de 4,1. Dado que solo hay un electrón fuera del núcleo, el átomo de hidrógeno-4.1 puede reaccionar con otros átomos. Su comportamiento químico es el de un átomo de hidrógeno y no el de un átomo de helio noble. [5] [ se necesita una mejor fuente ] La única parte radiactiva del átomo es el muón. Por lo tanto, el átomo se desintegra con la vida media del muón, 1,52 microsegundos (1,52 × 10 −6 segundos). [ cita requerida ]
Un átomo hadrónico es un átomo en el que uno o más de los electrones orbitales son reemplazados por un hadrón cargado negativamente . [6] Los posibles hadrones incluyen mesones como el pión o el kaón , que producen un átomo piónico [7] o un átomo caónico (ver hidrógeno caónico ), llamados colectivamente átomos mesónicos ; antiprotones , produciendo un átomo antiprotónico ; y el
Σ−
partícula, produciendo un
Σ−
o átomo sigmaónico . [8] [9] [10]
A diferencia de los leptones, los hadrones pueden interactuar a través de la fuerza fuerte , por lo que los orbitales de los átomos hadrónicos están influenciados por fuerzas nucleares entre el núcleo y el hadrón. Dado que la fuerza fuerte es una interacción de corto alcance, estos efectos son más fuertes si el orbital atómico involucrado está cerca del núcleo, cuando los niveles de energía involucrados pueden ampliarse o desaparecer debido a la absorción del hadrón por el núcleo. [2] [9] Los átomos hadrónicos, como el hidrógeno piónico y el hidrógeno kaónico , proporcionan pruebas experimentales de la teoría de las interacciones fuertes, la cromodinámica cuántica . [11]
