Mitől mozognak az elektronok?

Mi sem egyszerűbb ennél. A félspinű téridő hullámaitól és a belső keletkezési interferenciáiktól, ami komoly összefüggésben van a saját protonjuk igen gyorsan forgó interferenciáival is. Ez a tulajdonságukat nagy távolságban is fenntartják, mert lényegében egy részecskét alkotnak a protonjukkal.

Ezt a választ a jövőből írtam...

Az elektronok a kvantummechanika és az elektromágnesség törvényei szerint mozognak. Hogy ez pontosan hogyan valósul meg az nagyon függ attól, hogy milyen elektronok.

A legegyszerűbb megérteni az úgynevezett szabad elektronokat, amelyek egy vákuumcsőben repülnek nagy sebességgel. Ilyen vákuumcső például a hagyományos TV képcsöve, ott elektromos feszültség gyorsítja az elektronokat a képernyő felé. A becsapódáskor ezek felvillanásokat váltanak ki, és így keletkezik a kép, amit nézünk.

Nagyon jó kérdés. A klasszikus elektrodinamika szerint, mivel a körmozgás gyorsulás, ezért sugározniuk kellene, és be kellene zuhanniuk a magba.

A megoldást először Niels Bohr sejtette meg, majd a kvantummechanika adott rá részletes magyarázatot.

Ugyebár az elektron és a proton között elektromos vonzás van, hiszen ellentétes a töltésük. Ez nem engedi meg, hogy az elektron elszökjön, csak úgy a magtól, illetve ha nem elég erős, akkor le is szakadhatnak, így alakul ki például a fémekben a delokalizált elektronfelhő.

De miért nem sugároznak? A Bohr-féle atommodellben az elektronoknak megengedett a keringés, de csak bizonyos ún. energiaszinteken, azaz bizonyos jól meghatározott távolságokon és pályagörbéken mozoghatnak. Azaz az elektron nem mehet csak egy kicsit közelebb vagy távolabb az atommagtól, hanem egyszerre csak nagy ugrásokat tud végrehajtani az úgynevezett energiaszintek, vagy elektronhéjak között. Ezzel sikerült egész jól megmagyarázni bizonyos dolgokat, de továbbra sem volt világos, hogy miért van ez így.

A megoldást a kvantummechanika szolgáltatta, ahol is nyilvánvalóvá vált, hogy a részecskék - így az elektron is - úgynevezett valószínűségi hullámokkal írhatóak le az atomi mérettartományban. Ez amolyan "szétkenődése" a részecskéknek, a helyzetük és mozgások egyfajta bizonytalanságot vesz fel, nem lehet őket egyértelműen lokalizálni, behatárolni. Így amikor az elektront befogja az atommag, akkor úgymond szétfolyik az elektron az atommag köré. Olyan, mintha az atommag elektromos vonzástere egy dobozba zárná, amiből nem tud kijönni, tehát lényegében állóhullám alakul ki az atommag körül. Tehát az elektronfelhő tényleg egyfajta felhő, ahol "sűrű", ott nagy a hullám amplitúdója, ott nagyobb valószínűséggel található az elektron, mint a "ritkább" helyen. Az egészet még megbolondítja az, hogy az elektronnak saját magának (ezt hívjuk spinnek), illetve a pályának van egy perdülete, impulzusmomentuma. Ez belehozza az egészbe a mágneses kölcsönhatást is. Persze jó kérdés, hogy hogy lehet egy hullámnak perdülete, de ebbe már nem nagyon mennék bele, mert az már tényleg nagyon bonyolult.

01:32 vagyok.

Ennél szemléletesebben pedig nem tudnám elmondani. Sajnos a mikroszkopikus világ nehezen írható le a mi makroszkopikus fogalmainkkal. Egyszerűen az egy másfajta világ, másfajta törvényekkel. Nem tudjuk megfeleltetni a dolgokat, csak matematikai formába öntött törvényszerűségek alapján tájékozódhatunk, mi is folyik ott. Mintha egy született vak próbálná megérteni a színeket.

Kedves 17:35

Igazán megnyugtató, nem tudtam eldönteni, hogy szarkazmusból mondod, vagy tényleg így gondolod :)

Egyébként nem szégyen, hogy nem világos, hidd el, a fizikusoknak sem teljesen az, akik ezzel foglalkoznak egész életükben. Nekem is csak azért van rálátásom a dologra, mert fizikát hallgatok az egyetemen, és sok dolog még mindig homály. Egy anekdota szerint szép emlékű Marx György professzor annak idején mindig úgy kezdte a Kvantummechanika kurzust, hogy felírta a táblára a kvantumfizika alapját jelentő Schrödinger-egyenletet, majd ezt mondta: "tt láthatják a táblán a nevezetes Schrödinger-féle hullámegyenletet. Ezt az egyenletet önök persze nem értik. Én sem értem. Schrödinger úr sem értette, de ez ne zavarja önöket. Én ezt majd minden óra elején felírom a táblára, és elmagyarázom, mire lehet használni. Önök pedig majd lassan hozzászoknak."

Ezzel azt tudatta a hallgatósággal, hogy a kvantummechanikát nem lehet megérteni, legfeljebb megszokni, annyira szokatlan, megfoghatatlan és elvont.