Kategori: fysik publicerad: Januari 12, 2013
atomer är inte mestadels tomt utrymme eftersom det inte finns något sådant som rent tomt utrymme. Snarare är rymden fylld med en mängd olika partiklar och fält. Att suga alla partiklar och fält ur en viss volym gör inte utrymmet helt tomt eftersom nya partiklar fortfarande blinkar till existens på grund av vakuumenergi. Dessutom kan Higgs-fältet inte tas bort. Även om vi ignorerar alla typer av fält och partiklar utom elektroner, protoner och neutroner, finner vi att atomer fortfarande inte är tomma. Atomer är fyllda med elektroner. Det är sant att en stor andel av atomens massa är koncentrerad i sin lilla kärna, men det innebär inte att resten av atomen är tom. Snarare innebär det att resten av atomen har relativt låg densitet.
missuppfattningen av en tom atom lärs ut av felaktiga vetenskapliga böcker på grundnivå och bygger på den falska bilden av elektroner som bollar. I denna uppfattning består atomen av elektronbollar som susar runt atomkärnan som i sig är en boll. I denna bild är utrymmet mellan elektronerna och kärnan därför tomt utrymme. Medan den här bilden (Bohr-modellen) är enkel att föreställa sig, visade den sig vara fel för nästan ett sekel sedan. Elektroner (liksom alla partiklar) är delvis partikelliknande och delvis vågliknande, beroende på situationen. När de är bundna i atomer i ostörd tillstånd fungerar elektroner som vågor. Dessa vågor är tredimensionella sannolikhetsdensitetsvågor som sprids ut för att fylla hela atomen. Elektronerna sprider sig inte jämnt utan följer snarare specifika fördelningsmönster som kallas ”orbitaler”. Orbitalernas form ligger till grund för alla kemiska reaktioner. Som ett exempel på vissa orbitaler visas fördelningen av enelektrondensitet till höger för väte i de första få lägsta tillstånden. De lättare punkterna indikerar regioner där elektronen har en högre densitet. Observera att varje bild representerar en enda elektron. De olika ljusfläckarna och banden i en enda bild är alla en del av en enda elektrons vågtillstånd. Eftersom bundna elektroner sprids ut i fuzzy densitetsvågor finns det ingen bestämd ”kant” till en atom. Elektronen sprider sig faktiskt för att fylla allt utrymme, även om det är långt borta från atomen är det tillräckligt tunt för att vara försumbart. Intressant är att elektroner i atomen till och med sprids ut för att överlappa med själva kärnan. Denna överlappning av elektronkärnan möjliggör effekten av elektroninfångning, där en proton i kärnan kan reagera med en elektron och förvandlas till en neutron. Om atomer var mestadels tomt utrymme, kunde vi ta bort detta utrymme och krympa atomer. I verkligheten innehåller atomer inte något tomt utrymme. Snarare är de fyllda helt med spridna elektroner, vilket gör krympningen av atomer omöjlig.
ämnen: atom, atomer, kollaps, elektromagnetism, elektron, tomt utrymme, kvant, vågfunktion