Se ho un protone e un elettrone a riposo a una certa distanza.
Formeranno un atomo di idrogeno quando verranno rilasciati o si uniranno? La mia intuizione dice che formerà un atomo H. Ma non riesco a spiegarmi cosa gli impedisca di aderire. Da dove viene la forza radiale per circondare? Cè qualche meccanismo che posso leggere?
Principio di incertezza, come influenza le forze centrali e il movimento?
Modifica: come interrogato nel commento per la massa di neutroni
La differenza di massa per la massa del protone e del neutrone è 1,293 MeV = $ 2,07 × 10 ^ {- 13} J $
Energia massima fornita dal campo elettrico = $ \ frac {9 × 10 ^ 9 × 1,6 × 1,6 × 10 ^ {- 38}} {10 ^ {- 15}} ≈ 2,304 × 10 ^ {- 13} J $ che è molto più del necessario.
Una parte di questa energia extra andrà persa come radiazioni (non so quanto). Inoltre abbiamo lenergia di massa dellenergia degli elettroni.
In condizioni apprezzabili, sarebbe quindi possibile formare neutroni.
Commenti
- Contro domanda: lenergia totale del sistema ammonta a $ m_n c ^ 2 $ per $ m_n $ la massa di un neutrone e $ c $ la velocità della luce (qui stiamo trascurando lenergia del neutrino, perché semplicemente non ' t)? Oppure potresti porre la domanda antropica sulla situazione: in questo caso e qui per fare la domanda?
- @dmckee È necessario formare il neutrone? ' non può esserci nessun altro tipo di questione. Bene, la vera domanda è da dove viene la forza radiale per lelettrone? Puoi suggerirmi dove posso trovare altro?
- Vedi questo physics.stackexchange.com/q/238976/37364
- @AnubhavGoel Non è necessaria alcuna forza radiale perché gli elettroni non orbitano attorno a nuclei come pianeti attorno a un sole.
- Forse ciò che linterrogante sta chiedendo è come si conserva il momento angolare se lelettrone e il protone si combinano per formare un atom.
Risposta
Chiariamo le cose. I protoni e gli elettroni sono entità della meccanica quantistica e non ha molto significato proiettare il comportamento attrattivo elettrico classico nel micro quadro della meccanica quantistica, né nei calcoli del campo elettrico classico.
Classicamente, una carica negativa attratta da una carica positiva subirà unaccelerazione e le cariche accelerate si irradiano classicamente con uno spettro continuo. La creazione di atomi di idrogeno ha però dimostrato che ciò è falso. Ecco cosa è stato visto, è apparso uno spettro e non una radiazione continua.
Questo richiedeva prima il modello Bohr e poi il panoplia completa delle soluzioni di equazioni della meccanica quantistica per il potenziale dato.
Se lelettrone è a riposo rispetto al protone, verrà catturato in uno dei livelli di energia e formerà un atomo di idrogeno. Non può cadere al di sotto dello stato fondamentale. Questo è ciò che riguarda la quantizzazione. Non cè abbastanza energia nel sistema perché lelettrone interagisca nel decadimento beta inverso e formi un neutrone, anche se esiste una probabilità che lelettrone l = 0 passi attraverso il protone.
Nei nuclei complessi, dove esiste energia nel nucleo, la cattura di elettroni può avvenire per l = 0 stati. Si chiama cattura di elettroni.
Per un esperimento di scattering, in cui lelettrone ha unenergia cinetica extra, si disperderà nel continuum e, se è disponibile sufficiente energia, verranno create nuove particelle come accade con lo scattering protonico protonico allLHC. Nello scattering di elettroni protoni, un neutrone può formarsi attraverso linterazione debole con piccola probabilità, accompagnato da un neutrino elettronico per conservare il numero leptonico.
Risposta
La massa di un protone è $ 938,3 $ MeV e la massa di un neutrone è $ 939,6 $ MeV. La differenza è di $ 1,3 $ MeV. La massa dellelettrone è $ .511 $ MeV. Quindi qui cè un deficit maggiore di $ 0,8 $ MeV. Ho ignorato la massa del neutrino, dove conosciamo le differenze tra i tipi di neutrino, ma esattamente la loro massa effettiva. Tuttavia. si pensa che la massa $ \ nu_e $ sia al massimo qualche $ 10 $ s di eV. Se hai un elettrone molto lontano dal protone e lo lasci cadere verso il protone per attrazione elettrostatica, può rilasciare solo $ 13,7 $ eV. Il motivo è che esiste la configurazione minima del guscio a S per lelettrone nellatomo di idrogeno. Lelettrone non può “avvicinarsi. Ora se hai lelecctron diretto verso il protone con una notevole energia, maggiore di $ .8 $ MeV o $ \ gamma > 1,6 $ potresti formare un neutrone. Il neutrone non è stabile e decade in un protone, un elettrone e il suo anti-neutrino.
Commenti
- Non è necessario può rilasciare solo 13.6eV.Cè una probabilità diversa da zero che lelettrone sia presente vicino al nucleo. In questi casi è possibile rilasciare più energia.