纯气体介质中正电子的湮没率

与气体分子处于热平衡的低能正电子湮没率可以表示为：

λ=πr^2ocnoDZeff，

式中：ro——电子经典半径；

no——标准数密度；

D——气体密度，单位为amagat（在273.2K和101.3KPa条件下lamagat=2.7×l0^19Cm-3）；Zeff-每个分子有效的电子数。

由于极化，Z。ff-般要比每个分子的实际电子数大，且随着正电子能量的减小而增加。在室温下低密度惰性气体中测得的正电子湮没率随气体密度线性变化且与Zeff值无关。室温下几种惰性气体中测得的Zeff的实验值和理论值。

虽然在低密度下测得的湮没率与气体密度成线性关系LT1158CSW.html" target="_blank" title="LT1158CSW">LT1158CSW#PBF表明了正电子和单个气体分子间有相互作用，但是实际湮没过程要复杂得多。在77K，250K和293K，热化后正电子湮没率随H2气体密度的变化。

在77K低温下，密度范围0～100正电子湮没率随气体密度的增加，斜率最大。在77K和293K条件下的Zeff分别为每个H2分子的电子数的7.5倍和9.5倍，它们比极化H2分子直接湮没的结果大很多。

而在相同温度下，低密度N2中热化后的正电子实验测得的Zeff僮只是分子的电子数的2倍和3倍，因为N2的极化率和四极矩是H2分子的2倍多，在Nz中有四极矩和极化强度相互作用增强的效应，而在H2中它们是互相抵消的，所以观测到的Zeff值有可能完全来自极化N2分子的直接湮没。DarewychE91使用绝热近似研究了N2气体分子和低能正电子相互作用，由此计算得到的Zeff和正电子能量关系与实验符合很好。

在此有一点需强调，当温度接近临界点时，气体分子和正电子静电相互作用会使得气体分子围绕低能正电子聚集成团。正电子在分子团内开始发生自捕获的最低气体密度随温度增加而增加。此时，正电子湮没率和气体密度无关的状态将一直保持到气体密度达到分子团的密度。正电子在分子团内开始发生自捕获的最低气体密度随温度增加而增加。

气体介质中o-Ps湮没率

在高温和低密度气体中，o-Ps湮没率由下式给出：

λ0Ps=λVac+4πr^2ocnoZeffD=λvac+qD,

式中：Zeff——每一个分子的有效电子数，这些分子中的电子能和o-Ps中的正电子湮没；

λvac——o-Ps在真空的湮没率，它的实验值从(7.262±0.015)μs-l到(7.045±0.006)μs一1[10，11]；

q——单位密度的淬灭率，它是电子偶素分子碰撞的一种量度。

在气体中最熟知的淬灭过程是拾取湮没，此时束缚在电子偶素中的正电子和分子中另一个自旋相反的电子湮没，因而减小了电子偶素的寿命。

对有些气体，密度升到很高时，q仍保持不变，这表明电子偶素原子和单个气体分子间存在相互作用。室温下当He，Ne．Ar，Kr和Xe的密度分别升高至60amagat，39amagat，28amagat，7amagat和6amagat时测得的o-Ps的湮没率随气体密度线性变化，在更高密度下，λo-Ps和气体密度关系偏离线性，这归因于围绕电子偶素可能形成了孔洞，或者电子偶素被局域于气体密度涨落处。另有几种其他淬灭机制也被观察到，在某种反应中，电子偶素中的正电子通过碰撞和顺磁性分子M中未配对的电子相交换：

3^S1Ps(↑↑)十↓M=>1^SoPs（↑↓）+↑M，

这种反应称为自旋转换淬灭。在一些实验中观察到电子偶素的淬灭率比典型的自旋转换淬灭高2～3个数量级，这种高的淬灭率主要是通过化学过程形成了电子偶素化合物而引起的，如：

Ps+O3→PsO3，

一些涉及到电子偶素化合物形成的可能反应可参见文献[12]，一些气体中o-Ps淬灭的测量值。