Protonium itu apa sih? Jelaskan dalam bahasa melayu ya

Protonium ialah atom eksotik yang mengandungi satu proton dan satu antiproton yang mengorbit satu sama lain. Protonium ialah boson bercas neutral dengan nombor barion sifar.

Terdapat dua kaedah yang diketahui untuk menghasilkan protonium. Salah satu kaedah melibatkan pelanggaran ganas zarah-zarah. Kaedah yang lain melibatkan meletakkan antiproton dan proton di dalam sangkar magnetik yang sama. Kaedah tersebut pertama kali digunakan sewaktu uji kaji ATHENA (Perkakas bagi Uji Kaji Ketepatan Tinggi ke atas Antijirim Neutral) oleh kumpulan kerja Evandro Lodi Rizzini di makmal CERN di Geneva pada tahun 2002, tetapi pada tahun 2006 barulah saintis menyedari bahawa protonium juga terhasil dalam uji kaji tersebut.

Tindak balas yang melibatkan satu proton dan satu antiproton pada paras tenaga tinggi membawa kepada keadaan akhir banyak zarah. Malah, tindak balas sebegini merupakan asas kepada pelanggar zarah seperti Tevatron di Fermilab. Carian protonium secara tidak terus di LEAR (Lingkaran Antiproton Tenaga Rendah di CERN) telah menggunakan antiproton yang kena pada nuklei seperti helium dengan hasil yang tidak jelas. Pelanggaran bertenaga sangat rendah dalam julat 10 eV hingga 1 keV boleh membawa kepada pembentukan protonium.

Uji kaji-uji kaji yang dirancang akan menggunakan perangkap sebagai sumber antiproton tenaga rendah. Pancaran seperti ini akan dikenakan pada sasaran hidrogen atom, dalam medan laser, yang bertujuan untuk menguja pasangan proton-antiproton yang terikat kepada keadaan teruja protonium dengan beberapa kecekapan (yang pengiraannya merupakan masalah teori yang terbuka). Zarah-zarah yang tidak terikat akan disingkirkan dengan memesongkan zarah-zarah tersebut ke arah medan magnet. Oleh kerana protonium tidak memiliki cas, ia tidak akan dipesongkan oleh medan ini. Sekiranya ia terbentuk, protonium yang tidak terpesong akan dilalukan melalui satu meter vakum tinggi di mana ia akan mereput melalui pemusnahhabisan proton dan antiproton. Hasil pereputan akan memberi tanda pembentukan protonium yang memang jelas.

Kajian terhadap protonium secara teori kebanyakannya menggunakan mekanik kuantum yang tidak relativistik. Ini memberikan ramalan bagi tenaga pengikatan dan hayat protonium. Hayat yang telah dikira berada dalam julat 0.1 hingga 10 mikrosaat. Tidak seperti atom hidrogen di mana interaksi dominan adalah berpunca daripada daya tarikan Coulumb di antara elektron dan proton, komponen-komponen dalam protonium berinteraksi terutamanya melalui interaksi kuat. Oleh itu, interaksi pelbagai zarah yang melibatkan meson dalam keadaan pertengahan boleh jadi penting. Lantas, penghasilan dan pengkajian protonium juga akan menarik minat bagi pemahaman daya internukleon.