Jeśli mam proton i elektron w spoczynku w pewnej odległości od siebie.
Czy utworzą atom wodoru po zwolnieniu czy połączą się? Moja intuicja mówi, że utworzy atom H. Ale nie potrafię sobie wytłumaczyć, co uniemożliwia mu połączenie. Skąd pochodzi siła promieniowa do okrążenia? Czy jest jakiś mechanizm, który mogę przeczytać?
Zasada nieoznaczoności, jak wpływa na siły centralne i ruch?
Edycja: zgodnie z pytaniem dotyczącym masy neutronów
Różnica mas dla mas protonów i neutronów wynosi 1,293 MeV = 2,07 $ × 10 ^ {- 13} J $
Maksymalna energia dostarczana przez pole elektryczne = $ \ frac {9 × 10 ^ 9 × 1,6 × 1,6 × 10 ^ {- 38}} {10 ^ {- 15}} ≈ 2,304 × 10 ^ {- 13} J $, czyli znacznie więcej niż potrzeba.
Część tej dodatkowej energii zostanie utracona jako promieniowanie (nie wiem ile). Dodatkowo mamy energię masową energii elektronów.
W znacznych warunkach tworzenie neutronów byłoby zatem możliwe.
Komentarze
- Licznik pytanie: czy całkowita energia systemu wynosi $ m_n c ^ 2 $ dla $ m_n $ masy neutronu i $ c $ prędkości światła (tutaj zaniedbujemy energię neutrina, ponieważ po prostu nie ' nie ma znaczenia)? Albo możesz zadać antropiczne pytanie dotyczące sytuacji: w którym przypadku jesteś tutaj, aby zadać pytanie?
- @dmckee Czy konieczne jest utworzenie neutronu? Czy ' nie może istnieć inna forma materii. Cóż, aktualne pytanie brzmi: skąd pochodzi siła radialna dla elektronu? Czy możesz zasugerować, gdzie mogę znaleźć więcej?
- Zobacz to physics.stackexchange.com/q/238976/37364
- @AnubhavGoel Żadna siła radialna nie jest potrzebna, ponieważ elektrony nie krążą wokół jąder jak planety wokół Słońca.
- Być może pytający pyta, jak zachowany jest moment pędu, jeśli elektron i proton połączą się, tworząc atom.
Odpowiedź
Wyjaśnijmy to. Protony i elektrony są bytami mechaniki kwantowej i nie ma większego sensu rzutowanie klasycznego atrakcyjnego zachowania elektrycznego na mikroukład mechaniki kwantowej ani klasyczne obliczenia pola elektrycznego.
Klasycznie, ładunek ujemny przyciągnięty do ładunku dodatniego ulega przyspieszeniu, a przyspieszające ładunki klasycznie promieniują z ciągłym widmem. Jednak stworzenie atomów wodoru wykazało, że jest to fałszywe. Oto co zaobserwowano, pojawiło się widmo , a nie ciągłe promieniowanie.
Wymagało to najpierw modelu Bohra , a następnie pełny wachlarz rozwiązań równań mechaniki kwantowej dla danego potencjału.
Jeśli elektron jest w stanie spoczynku w stosunku do protonu, zostanie przechwycony na jednym z poziomów energii i utworzy atom wodoru. Nie może spaść poniżej stanu podstawowego. Na tym polega kwantyzacja. W układzie nie ma wystarczającej ilości energii, aby elektron mógł oddziaływać w odwrotnym rozpadzie beta i utworzyć neutron, mimo że istnieje prawdopodobieństwo, że elektron przejdzie przez proton przy l = 0.
W złożonych jądrach, w których istnieje energia w jądrze, wychwytywanie elektronów może mieć miejsce dla l = 0 stanów. Nazywa się to wychwytem elektronów.
W przypadku eksperymentu z rozpraszaniem, w którym elektron ma dodatkową energię kinetyczną, będzie rozpraszał się w kontinuum, a jeśli dostępna będzie wystarczająca ilość energii, zostaną utworzone nowe cząstki, jak to ma miejsce w przypadku rozpraszania protonów w LHC. W przypadku rozpraszania protonów elektronów, neutron może tworzyć się w wyniku słabej interakcji z małym prawdopodobieństwem, któremu towarzyszy neutrino elektronowe w celu zachowania liczby leptonów.
Odpowiedź
Masa protonu wynosi 938,3 $ MeV, a masa neutronu 939,6 $ MeV. Różnica wynosi 1,3 USD MeV. Masa elektronu wynosi 0,511 $ MeV. Więc mamy tutaj deficyt większy niż 0,8 $ MeV. Zignorowałem masę neutrin, gdzie znamy różnice między typami neutrin, ale dokładnie ich rzeczywistą masę. Jednak. Uważa się, że masa $ \ nu_e $ wynosi co najwyżej kilka 10 $ s eV. Jeśli masz elektron daleko odsunięty od protonu i pozwolisz mu spaść w kierunku protonu przez przyciąganie elektrostatyczne, może on uwolnić tylko 13,7 $ eV. Powodem jest to, że istnieje minimalna konfiguracja powłoki S dla elektronu w atomie wodoru. Elektron nie może się zbliżyć. Teraz, jeśli masz elektron zmierzający w kierunku protonu ze znaczną energią, większą niż .8 $ MeV lub $ \ gamma > 1,6 $, możesz utworzyć neutron. Neutron nie jest stabilny i rozpada się na proton, elektron i jego antyneutrino.
Komentarze
- Nie jest to konieczne może wypuścić tylko 13,6eV.Istnieje niezerowe prawdopodobieństwo, że elektron będzie obecny w pobliżu jądra. W takich przypadkach można uwolnić więcej energii.