Teoria tworzenia pozytu w osrodkach skondensowanych

Odziaływania wielociałowe, jakim podlega pozyton (e+) poruszający się w ośrodku skondensowanym powodują, że ewolucja czasowa stanu e+ jest zagadnieniem skomplikowanym. W szczególności nie jest ławto określić w wielu przypadkach prawdopodobieństwo tworzenia stanu związanego e+, jakim jest atom pozytu (Ps). Własności Ps w próżni znane są dobrze od lat 50-tych 20-go wieku, kiedy to Ps stanowil jeden z głównych układów fizycznych pozwalających sprawdzać przewidywania elektrodynamiki kwantowej, gdyż stanowi on układ leptonowy podlegający oddziaływaniom elektromagntycznym i słabym i grawitacyjnym (bez udziału oddziaływań silnych). Mimo dużej współcześnie wiedzy na temat Ps w próżni ten prosty kwantowy układ dwuciałowy budzi nadal dyskusje i wydaje się nie do końca zbadany (https://www.sciencenews.org/article/positronium-energy-levels-exotic-atom-physics).
Własności e+ w oddziaływaniach z ośrodkiem są w sposób znaczacy modyfikowane przez wielociałowe oddziływania z elektronami (e-) ośrodka oraz przez ogranicznie przestrzeni tych oddziaływań (wolne nano-objętości w ośrodku). Stan Ps tworzący się w nano-objętościach podlega silnemu wpływowi e- walencyjnych sąsiadujących molekuł, w związku z tym energia takiego stanu może znacznie odbiegać od stanu próżniowego i może przypominać układ elektron - dziura w kropce kwantowej (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022369717321376). Zmiany właściwości Ps w ośrodku skondensowanym mogą więc dawać informcję na temat rodzaju i skali oddziaływań z ośrodkiem, a co za tym idzie, mogą być próbnikiem istotnych własności ośrodka.
Duża część badań aplikacyjnych z wykorzystaniem Ps zakłada kwazi-klasyczny model Ps utożsamiając właściwości tego atomu z atomem próżniowym. Jest to podejście słuszne w przypadku ośrodków charakteryzujących się dużą objętością wolnych przestrzeni w ośrodku, w których Ps się tworzy (ośrodki porowate; srednica porów o wielkości kilkadziesiąt lub kilkaset nm). W przyadku jednak małej objętości przestrzeni, oddziaływanie z powierzchnią ściany wolnej objętości może znacznie modyfikować ten układ. Ma to bezpośrednie przełożenie na parametry charakteryzujące anihilację e+ (parzystość, czas życia Ps). Badania podstawowe dotyczące Ps w ośrodku wydają się zatem istotną tematyką wnoszącą do interpretacji otrzymywanych wyników w spektroskopii czasów życia pozytonów oraz innych technikach eksperymentalych z wykorzystaniem e+ jako próbnika ośrodka.
Badania teoretyczne nad kwantowym opisem Ps mogą mieć również związek z ogólnymi zagadnieniami rozważanymi współcześnie w mechanice kwantowej i inzynierii kwantowej. M. in., kwantowe właściwości Ps w ośrodku o kontrolowanej strukturze wolnych objętości może być przydatne w badaniu procesu dekoherencji kwantowej (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960111011133?via%3Dihub).