Pokud mám proton a elektron v klidu v určité vzdálenosti od sebe.
Budou tvořit atom vodíku až budou propuštěni, nebo se spojí? Moje intuice říká, že vytvoří atom H. Ale nemohu si vysvětlit, co mu brání ve vstupu. Odkud pochází nějaká radiální síla na obklíčení? Existuje nějaký mechanismus, který dokážu přečíst?
Princip nejistoty, jak ovlivňuje centrální síly a pohyb?
Upravit: Jak je uvedeno v komentáři k hmotnosti neutronu
Hmotnostní rozdíl pro protonovou a neutronovou hmotu je 1,293 MeV = 2,07 × 10 ^ {- 13} J $
Max. energie poskytovaná elektrickým polem = $ \ frac {9 × 10 ^ 9 × 1,6 × 1,6 × 10 ^ {- 38}} {10 ^ {- 15}} ≈ 2,304 × 10 ^ {- 13} J $, což je mnohem více, než je požadováno.
Část této energie navíc bude ztracena jako záření (nevím kolik). Navíc máme hmotovou energii energie elektronů.
Za znatelných podmínek by tedy bylo možné vytvářet neutron.
Komentáře
- Protiotázka: činí celková energie systému $ m_n c ^ 2 $ za $ m_n $ hmotnost neutronu a $ c $ rychlost světla (zde zanedbáváme energii neutrina, protože na tom ' to nezáleží)? Nebo můžete položit antropickou otázku o situaci: v jakém případě byste Máte tu otázku?
- @dmckee Je nutné vytvořit neutron? Nemůže ' existovat jiná forma hmoty. Aktuální otázkou je, odkud pochází radiální síla pro elektron? Můžete navrhnout, kde najdu více?
- Podívejte se na toto physics.stackexchange.com/q/238976/37364
- @AnubhavGoel Není nutná žádná radiální síla, protože elektrony neobíhá kolem jader jako planety kolem Slunce.
- Možná se tazatel ptá, jak je zachována momentová hybnost, pokud se elektron a proton spojí a vytvoří atom.
Odpověď
Objasníme to. Protony a elektrony jsou kvantově mechanické entity a má malý význam promítat klasické elektrické atraktivní chování do mikro rámce kvantové mechaniky, ani klasické výpočty elektrického pole.
Klasicky záporný náboj přitahovaný ke kladnému náboji zažije zrychlení a zrychlovací náboje klasicky vyzařují spojitým spektrem. Vytvoření atomů vodíku to však ukázalo jako nepravdivé. Zde je to, co bylo vidět, objevilo se spektrum , nikoli kontinuální záření.
To vyžadovalo nejprve Bohrův model a poté celá řada řešení kvantově mechanických rovnic pro daný potenciál.
Pokud je elektron v klidu vzhledem k protonu, bude zachycen v jedné z energetických úrovní a vytvoří atom vodíku. Nemůže klesnout níže než základní stav. O tom je kvantizace. V systému není dostatek energie na to, aby elektron interagoval s inverzním rozpadem beta a vytvořil neutron, i když existuje pravděpodobnost, že elektron protonem projde l = 0.
V komplexních jádrech, kde v jádře existuje energie, může dojít k elektronovému záchytu pro stavy l = 0. Nazývá se to elektronový záblesk.
U experimentu s rozptylem, kde má elektron extra kinetickou energii, se bude rozptylovat v kontinuu a bude-li k dispozici dostatek energie, budou vytvořeny nové částice, jak se to děje s rozptylem protonů na LHC. Při rozptylu elektronových protonů se může neutron tvořit slabou interakcí s malou pravděpodobností, doprovázenou elektronovým neutrinem, aby se zachovalo leptonové číslo.
Odpovědět
Hmotnost protonu je 938,3 $ MeV a hmotnost neutronu je 939,6 $ MeV. Rozdíl je 1,3 $ MeV. Hmotnost elektronu je $ 511 $ MeV. Takže zde je deficit větší než 0,8 $ MeV. Ignoroval jsem hmotu neutrin, kde známe rozdíly mezi typy neutrin, ale přesně jejich skutečnou hmotnost. Nicméně. hmotnost $ \ nu_e $ je považována za nejvýše několik $ 10 $ s eV. Pokud máte elektron vzdáleně od protonu a necháte ho dopadnout na proton elektrostatickou přitažlivostí, může uvolnit pouze 13,7 $ eV. Důvodem je, že v atomu vodíku je minimální konfigurace S-skořápky pro elektron. Elektron se nemůže přiblížit. Nyní, pokud máte elekctron směřující k protonu se značnou energií, větší než 0,8 $ MeV nebo $ \ gamma > 1,6 $, můžete vytvořit neutron. Neutron není stabilní a rozpadá se na proton, elektron a jeho anti-neutrino.
Komentáře
- Není to nutné může uvolnit pouze 13,6 eV.Existuje nenulová pravděpodobnost přítomnosti elektronu v blízkosti jádra. V takových případech lze uvolnit více energie.