Кто знает, почему электроны не падают на ядро?

[andresol]

Квантовая химия была для меня самым сложным экзаменом в университете. Из разряда «выучил и забыл», но я и выучил её так себе. Итого из курсов физики и общей химии я твёрдо запомнил, что: 1) атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются (или что они делают?) отрицательно заряженные электроны; 2) по закону Кулона

Comments

[alexanderr]

в каком-то смысле принцип Паули следует из простого рассуждения.
рассмотрим оператор перестановки частиц, P. он меняет частицу 1
и частицу 2 местами. тогда P^2=1. тогда P может иметь только
два собственных значения, +1 или -1. +1 это бозоны, а -1 это фермионы.
известно, что электрон это фермион (это можно доказать отдельно).
ну, и все, весь принцип. если два электрона имеют все совершенно одинаковые
квантовые числа (как какие-нибудь бозоны), то при их перестановке местами
знак волновой функции не изменится. следовательно, такого не может быть

[andresol]

А мог квантовый мир оказаться другим? Например, таким, что P^2 ≠ 1. Или что не было бы вообще фермионов, а были только бозоны.

Принцип Паули мне тоже всегда подозрительным казался. Я его специально не изучал (а надо бы) и не стал бы упоминать, если бы без него смог объяснить самому себе образование нейтронных звёзд. Но как математика ваши доводы выглядят логично и элегантно.

[alexanderr]

да, конечно. есть теория про "anyons". когда P^2 не равен одному.

грубо говоря, к каждой частице мысленно приклеивается хвост
и когда мы их переставляем (например, по часовой стрелке), то
эти хвосты запутываются еще больше. для anyons принцип Паули
не действует.

но экспериментально для фермионов он конечно хорошо проверен.
невозможность всем одновременно свалиться в состояние с минимальной
энергией создает некое "давление".

[hexenwoelfin]

[nenastja]

Я детям так объясняю - электрон в составе атома имеет форму орбитали, это может быть шарик, гантелька или пучок гантелек. Он не притягивается к ядру просто потому, что уже притянулся. Если электрон оторвать от атома, то он ведет себя как маленький шарик.

[andresol]

Пожалуй, так тоже можно сказать. Это лучше, чем 95% объяснений, которые я прочитал/прослушал в интернете.
О том, что происходит с «электроном-туманом», если он оторвётся от ядра, я тоже задумывался, но чтобы все эти переходы из волны в частицу осознать, надо ещё читать и размышлять. Почему-то мне очень сложно эти концепции даются, что не мешало сдавать экзамены и ставить реакции, но порой хочется разобраться в самых основах, как устроен атом, как и когда образуется химическая связь.

[goshaodessit]

В интернете нет достоверной информации. Крысы загадили весь интернет своим словесным поносом.
Правду найдет только Интеллект.

[andresol]

Почему же нет? Из того, что я видел, меня вполне устраивает вот этот ролик от Big Think: https://www.youtube.com/watch?v=EyqwDiJMnGs. И пояснение от Northwestern Univeristy: https://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/plates/Plate%201.html.

На русском не искал: на русском я сам написал, как понял.

[kauri_39]

А если так: электрон не может упасть на ядро по той же причине, по которой он удаляется от ядра, поглощая фотоны. То есть он упал бы, если бы продолжил излучать фотоны и после занятия наименьшей орбиты. Но в том вакууме ему это "энергетически не выгодно", и он остаётся на орбите. В недрах нейтронной звезды вакуум другой - с очень малой плотностью энергии, и электроны воссоединяются с протонами.

[andresol]

Не совсем понял: электрон получает некую энергию из ядра (из вакуума?), чтобы не падать?
Я видел несколько теорий, где кулоновскому притяжению противопоставляются квантовые силы отталкивания (квантовый потенциал Бома; containment energy). Наверно, можно нечто математически правдоподобное изобразить, но предсказательная сила у таких моделей оказалась слабее, чем у уранения Шрёдингера.

[kauri_39]

Нет, он не может расстаться с той энергией (фотоном), которая нужна ему для "выживания" в вакууме на самой низкой орбите. А с ней он не может приблизиться к протону, чтобы упасть на него. Допустим, он только что излучил фотон и собрался приблизиться к протону, однако он оказался в вакууме с такой плотностью энергии, которая вынуждает его вновь поглотить фотон, пока он далеко от него не улетел. Да он и не будет дёргаться с этим излучением/поглощением

[andresol]

А как ваша теория объясняет электронный захват, например, в рубидии-83?

[andrey_eroshin]

из-за присутствия в атоме субатомный частиц - они работаю по принципу гравитационных частиц, сначала выстреливают из ядра, а потом возвращаются в него, и вот когда они из него выходят, то создают силу отталкивания, а когда возвращаются, то силу притяжения.

[andresol]

Физики любят придумать новые частицы (для тёмной материи чего только ни напридумывали). Но одно дело предложить, другое дело согласовать свою теорию с экспериментом. Гравитация - слишком слабая сила, чтобы противостоять кулоновскому притяжению. И гравитация только притягивает, а не отталкивает. В общем, слишком много новых сущностей надо вводить и придётся объяснять, почему эти частицы туда-сюда ходят, за счёт каких сил и энергий.

[rempi]

Это еще один фрик - загляни в его жж, посмотри в бездну.

[andresol]

Это очевидно из его комментариев, но на один нормальный ответ у меня все имеют права. Больше я ему отвечать не собираюсь. Если не успокоится и будет ещё писать, придётся забанить.

[wkulish]

Чем физики отличаются от астрологов? Только госфинансированием!

[andresol]

Не только: если бы астрологи могли создать атомные бомбы и компьютеры или хотя бы предсказать будущее, то тоже были бы на госфинансировании. Поговаривают, что президент Рейган с астрологами консультировался, но надеюсь, что за свои деньги в свободное от работы время.

[marmot1980]

Астрологи зато утверждают, что эти огромные звезды и галактики миллиарды лет складывались в небе в причудливых зайчиков, чтобы предсказать будет ли удачный день для козерога и заводить ли новые знакомства. Это ли не важно?

[andresol]

Россказни астрологов доступнее простым людям, чем научные публикации. Это я на первой диаграмме показал котом в квадрате «Неправильно, зато понятно». Большое направление в научпопе - развенчание лженаучных мифов. Не будет мифов - нечего будет развенчивать.