Si jai un proton et un électron au repos à une certaine distance lun de lautre.
Vont-ils former un atome dhydrogène une fois libérés ou ils se réuniront? Mon intuition dit quil formera un atome H. Mais je ne peux pas mexpliquer ce qui lempêche de se joindre. Doù vient une force radiale à encercler? Y a-t-il un mécanisme que je peux lire?
Principe dincertitude, comment affecte-t-il les forces centrales et le mouvement?
Edit: Comme interrogé dans le commentaire pour la masse de neutron
La différence de masse pour la masse du proton et du neutron est de 1,293 MeV = 2,07 $ × 10 ^ {- 13} J $
Énergie maximale fournie par le champ électrique = $ \ frac {9 × 10 ^ 9 × 1,6 × 1,6 × 10 ^ {- 38}} {10 ^ {- 15}} ≈ 2.304 × 10 ^ {- 13} J $ ce qui est bien plus que nécessaire.
Une partie de cette énergie supplémentaire sera perdue sous forme de radiations (je ne sais pas combien). De plus, nous avons lénergie de masse de lénergie des électrons.
Dans des conditions appréciables, la formation de neutrons serait donc possible.
Commentaires
- Contre-question: lénergie totale du système sélève-t-elle à $ m_n c ^ 2 $ pour $ m_n $ la masse dun neutron et $ c $ la vitesse de la lumière (ici nous négligeons lénergie du neutrino, car elle na ' t importe)? Ou vous pourriez poser la question anthropique sur la situation: dans quel cas seriez-vous b Est-il nécessaire de former des neutrons?
- @dmckee est-il nécessaire de former des neutrons? ' peut-il y avoir une autre forme de matière. Eh bien, la vraie question est de savoir doù vient la force radiale pour lélectron? Pouvez-vous suggérer où je peux en trouver plus?
- Voir ceci physics.stackexchange.com/q/238976/37364
- @AnubhavGoel Aucune force radiale nest nécessaire parce que les électrons ne tournent pas autour des noyaux comme les planètes autour dun soleil.
- Peut-être ce que ce questionneur demande est comment le moment angulaire est conservé si lélectron et le proton se combinent pour atom.
Réponse
Soyons clairs. Les protons et les électrons sont des entités de la mécanique quantique et il ny a guère de sens à projeter un comportement attractif électrique classique dans le micro-cadre de la mécanique quantique, ni des calculs de champ électrique classiques.
Classiquement, une charge négative attirée par une charge positive subira une accélération, et les charges accélératrices rayonnent classiquement avec un spectre continu. La création datomes dhydrogène a démontré que cela était faux. Voici ce qui a été vu, un spectre est apparu , et non un rayonnement continu.
Cela nécessitait dabord le modèle de Bohr et ensuite le panoplie complète des solutions des équations de la mécanique quantique pour le potentiel donné.
Si lélectron est au repos par rapport au proton, il sera capturé dans lun des niveaux dénergie et formera un atome dhydrogène. Il ne peut pas tomber plus bas que létat fondamental. Cest ça la quantification. Il ny a pas assez dénergie dans le système pour que lélectron interagisse en désintégration bêta inverse et forme un neutron, même sil existe une probabilité que lélectron pour l = 0 passe à travers le proton.
Dans les noyaux complexes, où il existe de lénergie dans le noyau, la capture délectrons peut se produire pour l = 0 états. Elle est appelée capture délectrons.
Pour une expérience de diffusion, où lélectron a une énergie cinétique supplémentaire, il se dispersera dans le continuum, et si suffisamment dénergie est disponible, de nouvelles particules seront créées comme cela se produit avec la diffusion proton proton au LHC. En diffusion de protons électroniques, un neutron peut se former grâce à linteraction faible à faible probabilité, accompagné dun neutrino électronique afin de conserver le nombre de leptons.
Réponse
La masse dun proton est de 938,3 $ MeV et la masse dun neutron est de 939,6 $ MeV. La différence est de 1,3 $ MeV. La masse électronique est de 0,511 $ MeV. Il y a donc ici un déficit supérieur à 0,8 $ MeV. Jai ignoré la masse des neutrinos, où nous connaissons les différences entre les types de neutrinos, mais exactement leur masse réelle. Toutefois. on pense que la masse $ \ nu_e $ est au plus de quelques $ 10 $ de eV. Si vous avez un électron éloigné du proton et que vous le laissez tomber vers le proton par attraction électrostatique, il ne peut libérer que 13,7 $ eV. La raison en est quil existe la configuration minimale de la coquille S pour lélectron dans latome dhydrogène. Lélectron ne peut « t se rapprocher. Maintenant, si vous avez lélectron se dirigeant vers le proton avec une énergie considérable, supérieure à 0,8 $ MeV ou $ \ gamma > 1,6 $ vous pourriez former un neutron. Le neutron nest pas stable et se désintègre en un proton, un électron et son anti-neutrino.
Commentaires
- Ce nest pas nécessaire ne peut libérer que 13,6eV.Il existe une probabilité non nulle que lélectron soit présent à proximité du noyau. Dans ces cas, plus dénergie peut être libérée.