De ce un electron din atom nu atrage un proton

Student postuniversitar la Princeton, absolvent al Departamentului de Fizică și Cosmologie a Particulelor, Universitatea de Stat din Moscova

Bineînțeles că atrage, altfel nu ar exista atomi. Mai mult decât atât, există mai multe obiecte diferite care la ceva trase pe ea și nu se încadrează, de exemplu, Luna Pământului. Trucul este că Luna este în mod constant „cad“ pe Pământ, dar este, în același timp, se deplasează lateral, este în acest timp doar zboara de pe lateral. Ca rezultat al său „cad“, adică abaterea de la calea cea dreaptă, compensată de schimbare de-o parte, și se pare că descrie aproape cercul înapoi peste si peste din nou. Dar o astfel de situație nu funcționează într-un atom, deoarece taxa accelerată radiază, iar electronul trebuie să piardă energie prin radiație electromagnetică și să scadă (în general, și luna, de asemenea, dar radiația gravitațională este foarte slabă, iar efectele pierderii de energie la acesta în sistemul Pământului Luna este imperceptibilă).







Aici mecanica cuantică intră în joc, faptul că electronul nu se rotește pe orbită, ci este centrat în jurul protonului. În mecanica cuantică, principiul incertitudinii operează: dx * dp> h, unde dx reprezintă incertitudinea coordonatei, dp este impulsul și h este constanta fundamentală, numită constanta Planck. Electronul nu are o coordonate sau un impuls clar, dar are o distribuție a probabilităților, decât regiunea sa probabilă în coordonate, cu cât ritmul este mai mare. Dacă electronul s-ar apropia de proton, ne-ar cunoaște bine coordonatele, dx ar fi mici, și dp







h / dx mare. Ca rezultat, electronul ar putea primi un impuls suficient de mare pentru a se deplasa departe de proton sau chiar de atom. Prin urmare, pentru a lega împreună două particule apropiate, este necesar ca interacțiunea să fie foarte puternică. De exemplu, ca un nucleu, care este mult mai electromagnetic în scară de energie.

P.S. Din principiul incertitudinii, putem estima dimensiunea unui atom. De exemplu, energia electrostatică are forma U = k * Q1 * Q2 / r, unde k este constanta Coulomb, Q1, Q2 sunt sarcini, r este distanța. Energia cinetică este E = m * v ^ 2/2 = p ^ 2 / (2m), din relația de incertitudine pe care o putem pune

h / r. Energia cinetică necesară pentru plecare este egală cu energia potențială atunci când U = k * e ^ 2 / r

h ^ 2 / (2 * m * r ^ 2), unde r

h ^ 2 / (2 * k * e ^ 2 * m), care este aproximativ egal cu dimensiunea atomului - raza lui Bohr. Se vede că dacă scădem r, atunci energia cinetică E crește mai repede decât energia potențială și un astfel de sistem pur și simplu nu poate fi stabil.







Trimiteți-le prietenilor: