Miért nem omlanak össze az atomok, ha többnyire üres tér?

Kategória: fizika megjelent: január 12, 2013

hidrogénatom orbitális

ez a matematikai ábra a sűrűség hullámeloszlási mintázatát mutatja egyetlen gerjesztett elektron kötődik egy hidrogénatomhoz. A világosabb színek nagyobb sűrűségű régiókat képviselnek. Vegye figyelembe, hogy egyetlen elektron kitölti az egész atomot. Nincsenek olyan régiók, amelyek teljesen üresek (még a sötét régiók is nem nulla sűrűséggel rendelkeznek). Nyilvános kép, forrás: Christopher S. Baird.

az atomok többnyire nem üres tér, mert nincs tisztán üres tér. Inkább a tér tele van sokféle részecskével és mezővel. Az összes részecske és mező kiszívása egy bizonyos térfogatból nem teszi teljesen üressé a teret, mert az új részecskék még mindig villognak a vákuumenergia miatt. Ezenkívül a Higgs-mezőt nem lehet eltávolítani. Még ha figyelmen kívül is hagyunk mindenféle mezőt és részecskét, kivéve az elektronokat, protonokat és neutronokat, azt találjuk, hogy az atomok még mindig nem üresek. Az atomok tele vannak elektronokkal. Igaz, hogy az atom tömegének nagy része az apró magjában koncentrálódik, de ez nem jelenti azt, hogy az atom többi része üres. Inkább azt jelenti, hogy az atom többi része viszonylag alacsony sűrűségű.

az üres atom tévhitét helytelen elemi szintű tudományos könyvek tanítják, és az elektronok mint golyók hamis képén alapul. Ebben a nézetben az atom elektron golyókból áll, amelyek az atommag körül süvítenek, ami maga is Golyó. Ezen a képen az elektronok és a mag közötti tér tehát üres tér. Bár ez a kép (a Bohr-modell) egyszerűen elképzelhető, majdnem egy évszázaddal ezelőtt kiderült, hogy rossz. Az elektronok (csakúgy, mint az összes részecske) részben részecskeszerűek, részben hullámszerűek, a helyzettől függően. Ha zavartalan állapotban kötődnek az atomokhoz, az elektronok hullámként viselkednek. Ezek a hullámok háromdimenziós valószínűségi sűrűséghullámok, amelyek az egész atom kitöltésére terjednek ki. Az elektronok nem egyenletesen oszlanak el, hanem specifikus eloszlási mintákat követnek, amelyeket “pályáknak”neveznek. A pályák alakja alátámasztja az összes kémiai reakciót. Néhány pálya példájaként az egyelektron sűrűségeloszlása a hidrogén jobb oldalán látható az első néhány legalacsonyabb állapotban. A könnyebb pontok olyan régiókat jelölnek, ahol az elektron nagyobb sűrűségű. Vegye figyelembe, hogy minden kép egyetlen elektront képvisel. A különböző fényfoltok és sávok egyetlen képen mind egy elektron hullámállapotának részei. Mivel a kötött elektronok fuzzy sűrűségű hullámokká oszlanak, az atomnak nincs határozott “éle”. Az elektron valójában szétterül, hogy kitöltse az összes teret, bár az atomtól távol elég vékony ahhoz, hogy elhanyagolható legyen. Érdekes módon az atomban lévő elektronok még úgy is elterjedtek, hogy átfedjék magukat a maggal. Ez az elektron-mag átfedés lehetővé teszi az elektron befogásának hatását, ahol a magban lévő proton reagálhat egy elektronnal, és neutronná alakulhat. Ha az atomok többnyire üres helyek lennének, eltávolíthatnánk ezt a teret, és összezsugoríthatnánk az atomokat. A valóságban az atomok nem tartalmaznak üres helyet. Inkább teljesen szétszórt elektronokkal vannak kitöltve, ami lehetetlenné teszi az atomok zsugorodását.

témák: atom, atomok, összeomlás, elektromágnesesség, elektron, üres tér, kvantum, hullámfüggvény

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.