원자가 대부분 빈 공간이라면 왜 붕괴되지 않습니까?

카테고리:물리학 게시 날짜:1 월 12, 2013

수소 원자 궤도

이 수학적 플롯은 수소 원자에 결합 된 단일 여기 전자에 대한 밀도 파 분포 패턴을 보여줍니다. 밝은 색상은 밀도가 높은 영역을 나타냅니다. 하나의 전자가 전체 원자를 채 웁니다. 완전히 비어있는 영역은 없습니다(어두운 영역조차도 0 이 아닌 밀도가 있습니다). 퍼블릭 도메인 이미지,출처:크리스토퍼 에스.

원자는 순전히 빈 공간 같은 것이 없기 때문에 대부분 빈 공간이 아닙니다. 오히려 공간은 다양한 입자와 필드로 가득 차 있습니다. 특정 볼륨에서 모든 입자와 필드를 빠는 것은 새로운 입자가 여전히 진공 에너지로 인해 존재로 플래시 때문에 공간이 완전히 비어 있지 않습니다. 또한 힉스 장은 제거 할 수 없습니다. 전자,양성자 및 중성자를 제외한 모든 종류의 필드와 입자를 무시하더라도 원자는 여전히 비어 있지 않습니다. 원자는 전자로 가득 차 있습니다. 원자 질량의 상당 부분이 작은 핵에 집중되어 있다는 것은 사실이지만,그것이 원자의 나머지 부분이 비어 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 오히려 그것은 나머지 원자가 상대적으로 낮은 밀도를 가지고 있음을 의미합니다.

빈 원자의 오해는 잘못된 초등학교 수준의 과학 책에 의해 가르치고 공으로 전자의 잘못된 그림을 기반으로합니다. 이 관점에서,원자는 그 자체가 공 인 원자핵 주위를 휘젓는 전자 공으로 구성됩니다. 이 그림에서 전자와 핵 사이의 공간은 따라서 빈 공간입니다. 이 그림(보어 모델)은 상상하기 쉽지만 거의 한 세기 전에 잘못된 것으로 나타났습니다. 전자(모든 입자뿐만 아니라)는 상황에 따라 부분적으로 입자와 같고 부분적으로 물결 모양입니다. 방해받지 않은 상태에서 원자에 결합 될 때,전자는 파도처럼 행동. 이 파동은 전체 원자를 채우기 위해 퍼져 나가는 3 차원 확률 밀도 파동입니다. 전자는 균일하게 퍼지지 않고 오히려”궤도”라고 불리는 특정 분포 패턴을 따릅니다. 궤도의 모양은 모든 화학 반응을 뒷받침합니다. 일부 궤도의 예로서,단일 전자 밀도 분포는 처음 몇 개의 가장 낮은 상태에서 수소에 대한 오른쪽에 표시됩니다. 더 가벼운 점은 전자가 더 높은 밀도를 갖는 영역을 나타냅니다. 각 이미지는 단일 전자를 나타냅니다. 단일 이미지의 다른 광점과 밴드는 모두 단일 전자의 파동 상태의 일부입니다. 결합 된 전자가 퍼지 밀도 파로 퍼지기 때문에 원자에 대한 명확한”가장자리”는 없습니다. 전자는 실제로 멀리 떨어져 원자에서 무시할 수있을 정도로 얇은 있지만,모든 공간을 채우기 위해 밖으로 확산. 흥미롭게도,원자의 전자는 심지어 핵 자체와 겹치도록 퍼져 나갔다. 이 전자-핵 겹침은 핵의 양성자가 전자와 반응하여 중성자로 변할 수있는 전자 포획의 효과를 가능하게합니다. 원자가 대부분 빈 공간 인 경우,우리는이 공간을 제거하고 원자를 축소 할 수 있습니다. 실제로 원자는 빈 공간을 포함하지 않습니다. 오히려 그들은 확산 된 전자로 완전히 채워져 원자의 축소가 불가능합니다.

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