Ha egy protonom és egy elektronom nyugalomban van bizonyos távolságra egymástól.
Hidrogénatomot alkotnak amikor elengedik, vagy össze fognak kapcsolódni? Az intuícióm azt mondja, hogy H atomot alkot. De nem tudom megmagyarázni, mi akadályozza a csatlakozást. Honnan származik a sugárirányú sugárerő? Van valamilyen mechanizmus, amelyet el tudok olvasni?
Bizonytalansági elv, hogyan hat a központi erőkre és mozgásra? p> A protonok és a neutronok tömegének különbsége 1,293 MeV = $ 2,07 × 10 ^ {- 13} J $
Az elektromos mező által biztosított maximális energia = $ \ frac {9 × 10 ^ 9 × 1,6 × 1,6 × 10 ^ {- 38}} {10 ^ {- 15}} ≈ 2,304 × 10 ^ {- 13} J $, ami sokkal több, mint amire szükség van.
Ennek a többlet energiának egy része elvész sugárzásként (nem tudom mennyit). Ráadásul az elektronok energiájának tömegenergiája is van.
Érezhető körülmények között a neutron képződése így lehetséges.
Megjegyzések
- Ellenkérdés: a rendszer teljes energiája $ m_n c ^ 2 $ -ot ér el, ha a $ m_n $ a neutron tömege és $ c $ a fény sebessége (itt elhanyagoljuk a neutrino energiáját, mert csak nem számít ') vagy felteheti a helyzet antropikus kérdését: melyik esetben Itt van, hogy feltegye a kérdést?
- @dmckee Szükség van-e neutron képződésére? ' nem létezhet más anyag. Nos, a tényleges kérdés az, hogy honnan származik az elektron sugárereje? Tudna javaslatot tenni arra, hogy hol találhatok többet?
- Tekintse meg ezt a physics.stackexchange.com/q/238976/37364
- @AnubhavGoel Nincs szükség sugárirányú erőre, mert az elektronok nem úgy keringenek az atomok körül, mint a bolygók a nap körül.
- Ez a kérdező talán azt kérdezi, hogy konzerválódik-e a szögimpulzus, ha az elektron és a proton együttesen egy atom.
Válasz
Tisztázzuk a dolgokat. A protonok és az elektronok kvantummechanikai entitások, és kevés értelme van a klasszikus elektromos vonzó viselkedésnek a kvantummechanika mikrokeretébe történő kivetítésének, sem a klasszikus elektromos tér számításainak.
Klasszikusan a pozitív töltéshez vonzódó negatív töltés gyorsulást tapasztal, és a gyorsuló töltések klasszikusan folyamatos spektrummal sugároznak. A hidrogénatomok létrehozása ezt hamisnak bizonyította. Íme, amit láttunk: spektrum jelent meg , és nem folyamatos sugárzás.
Ehhez először a Bohr modellre volt szükség , majd a kvantummechanikai egyenletek teljes megoldása az adott potenciálra vonatkozóan.
Ha az elektron a protonhoz képest nyugalomban van, akkor az egyik energiaszintben megkötve hidrogénatomot képez. Nem eshet alacsonyabban az alapállapotnál. Erről szól a kvantálás. Nincs elegendő energia a rendszerben ahhoz, hogy az elektron kölcsönhatásba lépjen az inverz béta-bomlásban és neutront képezzen, annak ellenére, hogy fennáll annak a valószínűsége, hogy az l = 0 átmegy a protonon.
Bonyolult magokban, ahol van energia a magban, az elektron befogása l = 0 állapot esetén is megtörténhet. Ezt nevezik elektron befogásnak.
Egy szóráskísérlethez, ahol az elektronnak extra kinetikus energiája van, szétszóródik a kontinuumban, és ha elegendő energia áll rendelkezésre, akkor új részecskék jönnek létre, ahogy az az LHC-n lévő proton protonszórással történik. Elektron protonszórás esetén a gyenge kölcsönhatás révén kis valószínűséggel neutron alakulhat ki, amelyet elektronneutrino kísérhet a leptonszám megőrzése érdekében.
Válasz
A proton tömege 938,3 USD MeV, a neutron tömege 939,6 $ MeV. A különbség 1,3 USD MeV. Az elektron tömege $ .511 $ MeV. Tehát itt a hiány meghaladja a 0,8 USD MeV-t. Nem vettem figyelembe a neutrínó tömegét, ahol ismerjük a neutrino típusok közötti különbségeket, de pontosan a tényleges tömegüket. Azonban. úgy gondolják, hogy a $ \ nu_e $ tömeg legfeljebb néhány $ 10 $ s eV. Ha van egy elektronja, amely távol áll a protontól, és hagyja, hogy elektrosztatikus vonzerővel essen a proton felé, csak 13,7 USD eV-t szabadíthat fel. Ennek oka az, hogy a hidrogénatomban az elektron minimális S-héjkonfigurációja van. Az elektron nem tud közelebb kerülni. Most, ha az elektron a proton felé tart, jelentős energiával, nagyobb, mint $ .8 $ MeV vagy $ \ gamma > 1.6 $, akkor kialakíthatja neutron. A neutron nem stabil, és protonokká, elektronokká és anti-neutrínóvá bomlik.
Megjegyzések
- Nem szükséges csak 13,6eV-t szabadíthat fel.Nem nulla a valószínűsége annak, hogy az elektron a mag közelében van. Ezekben az esetekben több energia szabadulhat fel.