Jos minulla on protoni ja elektroni levossa tietyllä etäisyydellä toisistaan.
Muodostavatko ne vetyatomin kun heidät vapautetaan tai he liittyvät yhteen? Intuitioni sanoo, että se muodostaa H-atomin. Mutta en voi selittää itselleni, mikä estää sitä liittymästä. Mistä säteittäinen voima ympäröi? Onko olemassa jotain mekanismia, jota voin lukea?
Epävarmuusperiaate, miten se vaikuttaa keskusvoimiin ja liikkeeseen?
Muokkaa: Kysymys neutronimassan kommentissa
Protonien ja neutronien massan ero on 1,293 MeV = $ 2,07 × 10 ^ {- 13} J $
Sähkökentän tuottama enimmäisenergia = $ \ frac {9 × 10 ^ 9 × 1,6 × 1,6 × 10 ^ {- 38}} {10 ^ {- 15}} ≈ 2,304 × 10 ^ {- 13} J $, mikä on paljon enemmän kuin vaaditaan.
Osa tästä ylimääräisestä energiasta menetetään säteilyinä (en tiedä kuinka paljon). Lisäksi meillä on elektronien energiaenergian massaenergia.
Huomattavissa olosuhteissa neutronin muodostuminen olisi siten mahdollista.
Kommentit
- Vastakysymys: onko järjestelmän kokonaisenergia $ $ m_n c ^ 2 $ hintaan $ m_n $ neutronin massa ja $ c $ valon nopeus (tässä laiminlyömme neutriinon energian, koska sillä ei vain ole merkitystä ')? Voit myös esittää tilanteesta antropisen kysymyksen: missä tapauksessa sinä Onko täällä kysymys?
- @dmckee Onko neutronia muodostettava? Voiko ' olla minkäänlaista ainetta. No, todellinen kysymys on, mistä elektronin säteittäinen voima tulee? Voitteko ehdottaa, mistä löydän lisää?
- Katso tämä physics.stackexchange.com/q/238976/37364
- @AnubhavGoel Säteittäistä voimaa ei tarvita, koska elektronit eivät kiertää ytimiä kuten planeettoja auringon ympäri.
- Ehkä tämä kysyy, kuinka kulmamomentti säilyy, jos elektroni ja protoni yhdistyvät muodostaen atomi.
Vastaa
Tehkäämme asiat selväksi. Protonit ja elektronit ovat kvanttimekaanisia kokonaisuuksia, eikä klassisen sähköisen houkuttelevan käyttäytymisen heijastamiseen kvanttimekaniikan mikrokehykseen eikä klassisen sähkökentän laskemiseen ole juurikaan merkitystä.
Klassisesti positiiviseen varaukseen houkutettu negatiivinen varaus kokee kiihtyvyyden, ja kiihtyvät varaukset säteilevät klassisesti jatkuvalla spektrillä. Vetyatomien luominen osoitti tämän kuitenkin vääräksi. Tässä nähtiin, -spektri ilmestyi eikä jatkuva säteily.
Tämä vaati ensin Bohr-mallin ja sitten täysi panoply kvanttimekaanisten yhtälöiden ratkaisuista annetulle potentiaalille.
Jos elektroni on levossa protonin suhteen, se tarttuu johonkin energiatasoista ja muodostaa vetyatomin. Se ei voi pudota perustilaa matalammaksi. Kvantisointi on kyse. Järjestelmässä ei ole tarpeeksi energiaa, jotta elektroni voisi toimia vuorovaikutuksessa käänteisessä beetahajoamisessa ja muodostaa neutronin, vaikka elektronille on todennäköisyys, että l = 0 kulkee protonin läpi.
Monimutkaisissa ytimissä, joissa ytimessä on energiaa, elektronien sieppausta voi tapahtua l = 0 tilassa. Tätä kutsutaan elektronin sieppaukseksi.
Hajontakokeessa, jossa elektronilla on ylimääräinen kineettinen energia, se sironta jatkumossa, ja jos käytettävissä on riittävästi energiaa, syntyy uusia hiukkasia, kuten tapahtuu protoniprotonien sironnan yhteydessä LHC: ssä. Elektroniprotonien sironnassa neutroni voi muodostua heikon vuorovaikutuksen kautta pienellä todennäköisyydellä, johon liittyy elektronineutriini leptoniluvun säilyttämiseksi.
Vastaus
Protonin massa on 938,3 $ MeV ja neutronin massa on 939,6 $ MeV. Ero on 1,3 dollaria MeV. Elektronimassa on .511 $ MeV. Joten alijäämä on täällä suurempi kuin .8 $ MeV. Olen sivuuttanut neutriinomassan, jossa tiedämme erot neutriinotyyppien välillä, mutta tarkalleen niiden todellisen massan. Kuitenkin. $ \ nu_e $ -massan uskotaan olevan korkeintaan muutama $ 10 $ s eV. Jos sinulla on elektroni kaukana protonista ja annat sen pudota kohti protonia sähköstaattisen vetovoiman avulla, se voi vapauttaa vain 13,7 dollaria eV. Syynä on se, että vetyatomissa on minimaalinen S-kuorikonfiguraatio elektronille. Elektroni ei voi päästä lähemmäksi. Nyt jos elektroni kulkee kohti protonia suurella energialla, yli $ .8 $ MeV tai $ \ gamma > 1.6 $, saatat muodostaa Neutroni ei ole vakaa ja hajoaa protoniksi, elektroniksi ja sen anti-neutriinoksi.
Kommentit
- Se ei ole välttämätöntä. voi vapauttaa vain 13,6eV.On olemassa nollasta poikkeava todennäköisyys, että elektroni on läsnä ytimen lähellä. Tällöin voidaan vapauttaa enemmän energiaa.