Khối lượng của positronic là 1.022   MeV, gấp đôi khối lượng electron trừ đi năng lượng liên kết của một vài eV. Trạng thái cơ bản của positronic, giống như của hydro, có hai cấu hình có thể phụ thuộc vào sự định hướng tương đối của các spin của electron và positron.

Trạng thái singlet, 1
S
0
1
S
0
1
S
0, với các vòng quay song song (S   = =   0, M s   = =   0) được gọi là para -poseitronium (p -Ps). Nó có tuổi thọ trung bình là 0,125   ns và phân rã tốt nhất là thành hai tia gamma có năng lượng &0000000000000511.000000511 mỗi (trong khung trung tâm). Bằng cách phát hiện các photon này, vị trí phân rã xảy ra có thể được xác định. Quá trình này được sử dụng trong chụp cắt lớp phát xạ positron. Para -poseitronium có thể phân rã thành bất kỳ số lượng photon chẵn nào (2, 4, 6,...), nhưng xác suất giảm nhanh chóng với số lượng: tỷ lệ phân nhánh để phân rã thành 4 photon là &-1-1-1-1-100000000000.0000011.439(2)×10−6.[1]

Tuổi thọ của Para- positronium trong chân không xấp xỉ [1]

t 0 = 2 ℏ m e c 2 α 5 = 0.1244   n s . {\displaystyle t_{0}={\frac {2\hbar }{m_{\mathrm {e} }c^{2}\alpha ^{5}}}=0.1244~\mathrm {ns} .}

Trạng thái bộ ba, 3 S 1, với các spin song song (S   = =   1, M s   = =   −1, 0, 1) được gọi là ortho -positronium (o -Ps). Nó có tuổi thọ trung bình là &-1-1-1-1-1-10000000000.000000142.05+0.02
− ns,[2] và phân rã hàng đầu là ba gamma. Các chế độ phân rã khác là không đáng kể; chẳng hạn, chế độ năm photon có tỷ lệ phân nhánh &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-4.71828210−6.[3]

Ortho -positronium đời trong chân không có thể được tính toán xấp xỉ như sau:[1]

t 1 = 1 2 9 h 2 m e c 2 α 6 ( π 2 − 9 ) = 138.6   n s . {\displaystyle t_{1}={\frac {{\frac {1}{2}}9h}{2m_{\mathrm {e} }c^{2}\alpha ^{6}(\pi ^{2}-9)}}=138.6~\mathrm {ns} .}

Tuy nhiên, các phép tính chính xác hơn với hiệu chỉnh thành O (α²) mang lại giá trị 7.040   μ s − 1 cho tốc độ phân rã, tương ứng với thời gian sống là &-1-1-1-1-1-10000000000.000000142 ns.[4][5]

Positronium ở bang 2S là siêu bền có tuổi thọ &-1-1-1-1-100000000000.0000011100 ns chống lại sự hủy diệt.[6] Các positronium được tạo ra trong trạng thái kích thích như vậy sẽ nhanh chóng xếp tầng xuống trạng thái cơ bản, nơi sự hủy diệt sẽ xảy ra nhanh hơn.

Đo

Các phép đo của tuổi thọ và mức năng lượng này đã được sử dụng trong các thử nghiệm chính xác về điện động lực học lượng tử, xác nhận dự đoán điện động lực học lượng tử (QED) với độ chính xác cao.[1][7][8]

Sự hủy diệt có thể tiến hành thông qua một số kênh, mỗi kênh tạo ra tia gamma với tổng năng lượng là &0000000000001022.0000001022 (tổng năng lượng của electron và positron), thường là 2 hoặc 3, với tối đa 5 photon tia gamma được ghi lại từ một lần hủy.

Việc tiêu diệt thành một cặp neutrino Khantineutrino cũng có thể xảy ra, nhưng xác suất được dự đoán là không đáng kể. Tỷ lệ phân nhánh cho phân rã o -Ps cho kênh này là &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.0000006.2×10−18 (cặp antineutrino electron neutrinoTHER) và &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.0000009.5×10−21 (đối với hương vị khác) [3] trong các dự đoán dựa trên Mô hình Chuẩn, nhưng có thể là tăng bởi các đặc tính neutrino không chuẩn, như mô men từ tương đối cao. Các giới hạn trên thử nghiệm về tỷ lệ phân nhánh cho phân rã này (cũng như phân rã thành bất kỳ hạt "vô hình" nào) là < &-1-1-1-1-1-10000000000.0000004.3×10−7 đối với p -Ps và < &-1-1-1-1-1-10000000000.0000004.2×10−7 đối với o -Ps.[2]