Dacă am un proton și un electron în repaus la o anumită distanță.
Vor forma un atom de hidrogen? când vor fi eliberați sau se vor uni? Intuiția mea spune că va forma atomul H. Dar nu pot să mă explic ce anume îl împiedică să se alăture. De unde vine vreo forță radială de încercuire? Există vreun mecanism pe care să îl pot citi?
Principiul incertitudinii, cum afectează forțele centrale și mișcarea?
Edit: Așa cum s-a întrebat în comentariu pentru masa de neutroni
Diferența de masă pentru masa de protoni și neutroni este de 1,293 MeV = $ 2,07 × 10 ^ {- 13} J $
Energia maximă furnizată de câmpul electric = $ \ frac {9 × 10 ^ 9 × 1,6 × 1,6 × 10 ^ {- 38}} {10 ^ {- 15}} ≈ 2.304 × 10 ^ {- 13} J $ care este mult mai mult decât este necesar.
O parte din această energie suplimentară se va pierde ca radiații (nu știu cât). În plus, avem energie de masă a energiei electronilor.
În condiții apreciabile, formarea neutronului ar fi posibilă.
Comentarii
- Contra întrebare: energia totală a sistemului se ridică la $ m_n c ^ 2 $ pentru $ m_n $ masa unui neutron și $ c $ viteza luminii (aici neglijăm energia neutrino, pentru că nu contează doar ') sau ai putea pune întrebarea antropică despre situație: în ce caz ar fi b Sunteți aici pentru a pune întrebarea?
- @dmckee Este necesar să formați neutroni? ' nu poate exista vreo altă formă de materie. Ei bine, întrebarea reală este de unde provine forța radială pentru electroni? Puteți sugera unde pot găsi mai multe?
- Consultați acest physics.stackexchange.com/q/238976/37364
- @AnubhavGoel Nu este necesară nici o forță radială, deoarece electronii nu orbitează nucleele ca planetele din jurul unui soare.
- Poate că întrebarea este întrebarea cu privire la modul în care este conservat momentul unghiular dacă electronul și protonul se combină pentru a forma atom.
Răspuns
Să clarificăm lucrurile. Protonii și electronii sunt entități mecanice cuantice și este puțin semnificativ proiectarea unui comportament electric atractiv clasic în cadrul micro-mecanicii cuantice și nici calculele câmpului electric clasic.
În mod clasic, o sarcină negativă atrasă de o sarcină pozitivă va experimenta accelerare, iar sarcinile acceleratoare radiază clasic cu un spectru continuu. Deși crearea atomilor de hidrogen a demonstrat acest lucru ca fiind fals. Iată ce s-a văzut, a apărut un spectru și nu o radiație continuă.
Acest lucru necesită mai întâi modelul Bohr și apoi panoplia completă a soluțiilor ecuații mecanice cuantice pentru potențialul dat.
Dacă electronul este în repaus în raport cu protonul, acesta va fi captat într-unul dintre nivelurile de energie și va forma un atom de hidrogen. Nu poate cădea mai jos decât starea de bază. Despre aceasta este cuantificarea. Nu există suficientă energie în sistem pentru ca electronul să interacționeze în dezintegrarea beta inversă și să formeze un neutron, chiar dacă există o probabilitate ca electronul să treacă prin proton l = 0.
În nucleele complexe, unde există energie în nucleu, captarea electronilor se poate întâmpla pentru l = 0 stări. Se numește captare electronică.
Pentru un experiment de împrăștiere, în care electronul are energie cinetică suplimentară, acesta se va împrăștia în continuum și, dacă este disponibilă suficientă energie, vor fi create noi particule, așa cum se întâmplă cu împrăștierea protonului de protoni la LHC. În împrăștierea electronică a protonilor, un neutron se poate forma prin interacțiunea slabă cu probabilitate mică, însoțit de un neutrino de electroni pentru a conserva numărul de leptoni.
Răspuns
Masa unui proton este de 938,3 $ MeV, iar masa unui neutron este de 939,6 $ MeV. Diferența este de 1,3 $ MeV. Masa electronilor este de .511 $ MeV. Deci, aici există un deficit mai mare de .8 $ MeV. Am ignorat masa neutrino, unde cunoaștem diferențele dintre tipurile de neutrini, dar exact masa reală a acestora. In orice caz. se crede că masa $ \ nu_e $ este de cel puțin câțiva $ 10 $ s de eV. Dacă aveți un electron îndepărtat de proton și îl lăsați să cadă spre proton prin atracție electrostatică, acesta poate elibera doar 13,7 $ eV. Motivul este că există o configurație minimă S-shell pentru electronul din atomul de hidrogen. Electronul nu se poate apropia. Acum, dacă aveți elecctronul care se îndreaptă spre proton cu o energie considerabilă, mai mare de $ .8 $ MeV sau $ \ gamma > 1.6 $ ați putea forma un neutron. Neutronul nu este stabil și se descompune într-un proton, un electron și anti-neutrino.
Comentarii
- Nu este necesar poate elibera doar 13,6eV.Există o probabilitate diferită de zero ca electronul să fie prezent aproape de nucleu. În aceste cazuri, se poate elibera mai multă energie.