Positron annihilation in water

水中の陽電子消滅

平出 哲也  

Hirade, Tetsuya

陽電子消滅による水の研究は行われてきている。水の放射線分解で多くの活性種が形成される。陽電子が水中に入射されても、そのトラック末端で過剰電子は形成される。入射陽電子も同じ領域で熱化する。その結果、過剰電子のひとつと入射陽電子は結合状態であるポジトロニウム(Ps)を形成できる。過剰電子が形成される際に形成されるカチオンは直ちに水分子と反応し、OHラジカルとなる。過剰電子の中には水和され、長時間存在し続けるものもある。その結果、Psの周囲には多くの活性種が存在する。三重項のortho-Psの場合、長寿命であるため、これらの活性種との間で反応が起こる。陽電子消滅寿命-運動量相関(AMOC)測定では水中で起こる非常に興味深い現象、たとえば電子のスピン相関のあるOHラジカルとortho-Psの反応を観測できる。陽電子消滅による水に関する研究について解説する。

There has been some water researches by positron annihilation. In water, many reactive species are formed by radiation. When a positron is injected in water, some excess electrons are formed even at the end part of the positron track. The injected positron is also thermalized at the same region. Therefore, the bound state of a positron and an electron, i.e. Positronium (Ps), can be formed there. When the excess electron is formed in water, a water cation is also formed and reacts with a water molecule immediately to form an OH radical. Some of the excess electrons are hydrated and live longer. Hence, there are many reactive species around Ps and the triplet Ps (ortho-Ps) has some possibility to react with these reactive species, because of the long annihilation lifetime of the ortho-Ps. Positron annihilation age-momentum correlation (AMOC) measurements showed many interesting phenomena in water, especially for the reaction between spin-correlated OH radical and ortho-Ps. I am going to explain the water researches performed by positron annihilation.