Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Может ли электрон, вращающийся в атоме, упасть на ядро атома под действием каких-либо сил (Отталкивание от других электронов и т.д.)?

ФизикаАтомыЭлементарные частицы
Павел Рожков
  · 11,0 K
Сусанна Казарян, США, Физик  · 17 нояб 2018

Ответ: Может, но сначала вопрос необходимо переформулировать — Может ли электрон в составе атома упасть на ядро. Дело в том, что атом это квантовая система, которая в своем основном состоянии описывается в рамках квантовой механики. Электрон в атоме описывается волновой функцией, полученной решением уравнения Шрёдингера для данного атома. Состояние электрона задаётся четырьмя квантовыми числами (для деталей сюда). 

Понятие вращения или тем более траектории электрона в атоме запрещено принципом неопределённости Гейзенберга. Но можно конечно любителям рассмотреть грубое классическое приближение с вращением электрона в атоме и тогда из законов кинематики получится, что электрон должен вращаться в атоме с орбитальной скоростью ~10000000000000000 (или ~10¹⁶) оборотов в секунду. Представить себе такое невозможно и проще согласиться с формализмом  Шрёдингера, где квадрат модуля волновой функции электрона имеет смысл плотности вероятности нахождения электрона в единице объёма в окрестности заданной точки трехмерного пространства. 

Осталось малость — рассчитать вероятность электрону из ближайшей к ядру орбитали оказаться в пределах объёма ядра. Если эта вероятность значима, то электрон захватится протоном ядра и трансформируется в нейтрон с одновременным излучением электронного нейтрино. В физике элементарных частиц это записывается слабой реакцией: p + e ⟶ n + ν. Поскольку число протонов в ядре при электронном захвате уменьшится, этот процесс превратит ядро одного химического элемента в ядро другого элемента.  Подробности об электронном захвате ядра, а они достаточно интересны, можно найти здесь.

В вопросе спрашивается и о силах, действующих в атоме: —  Отрицательно заряженные от рождения электроны удерживаются в атоме электростатическими силами притяжения положительно заряженного ядра. Фактором, благоприятствующим электронному захвату в атоме является большое число протонов в ядре.

1 эксперт согласен
Если классическую модель применить: электроны притягиваются к протонам электростатическими силами, которые уравнове... Читать дальше
Астрономия физика космология квантовая механика   · 26 мар 2021
Нет , не может. Даже в планетарной модели строения атома предполагалась, что центробежная сила вращения электрона должна была уравновешиваться электростатической силой притяжения между положительным и отрицательным зарядами ядра и электрона. Можно было даже найти скорость вращения электрона в атоме водорода по формуле: V^2=e^2/rm Но возникли ряд нестыковок, главная из... Читать далее
Скажите, а как утверждение о том, что электрон не может упасть на ядро, кореллирует с электронным захватом? > При... Читать дальше
Увлекаюсь физикой , космологией ...  · 8 авг 2020

Орбиты галактик, звёзд, планет ... и электронов определяются струнными кольцами отрицательной материи( тёмная масса). Они вращаются в созданных ими искривлениях пространства. Струнные кольца являются мостиком между макро- и микромиром. Только с их помощью решается проблема квантовой гравитации и многие... проблемы. Ждите.

Вы не ответили на вопрос

Анонимный ответ9 апреля 2020
Нет. Каждый электрон находится на своем энергетическом уровне. Все пространство, между уровнями энергии электронов и атомным ядром, заполнено энергетическим вакуумом. Если сообщить энергию электрону - он перейдет в состояние возбуждения, и в этом состоянии он способен преодолеть энергетический барьер (вакуум) и перепрыгнуть с своего уровня на другой (более ближний к... Читать далее

Как можно упасть на ядро, когда он и так в ядре? Максимальная плотность вероятности обнаружения электрона, входящего в состав атома, находится именно внутри ядра. По крайней мере так для s-электронов. 

Ну и самое главное. Электроны в атоме не вращаются. Электроны в атоме покоятся (находятся в стационарном состоянии).

А на сколько отличается диаметр протона от диаметра атома?

Инженер-механик физики низких температур. Любитель стейков, истории, науки.  · 9 нояб 2018

Только под действием гравитации. Например в пульсаре. Или в черной дыре. Там плотность материи столь высока, что внешние оболочки атомов "сминаются".

Что такое "плотность материи"? В каких единицах измерить?