Mikä työntövoima pitää yksittäisen vetyatomin elektronin (-) tietyllä etäisyydellä protonista ( )?
Tuo voima sivuutetaan kaikissa kymmenissä googlella hakemistani atomin perusrakennetta kuvaavissa artikkeleissa. Luin kyllä ydinfysiikan peruskurssit TKK:lla, mutten muista enää tuota aivan kaikkein oleellisinta ja tärkeintä asiaa maailmankaikkeuden kannalta.
Atomin eletronin ja protonin välinen työntövoima?
OlenkoDementoitunut
16
231
Vastaukset
Elektroni ei ole pistemäinen varaus atomissa vaan sitä kuvataan todennäköisyysjakaumana. Monet atomiorbitaaleista ovat sellaisia, että niissä elektronin on mahdollista sijaita jollakin todennäköisyydellä myös atomin ytimen kohdalla. Elektroni ei siis kierrä ydintä jollakin tietyllä etäisyydellä.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Atomiorbitaali
Nopeasti tässäkin tulee vastaan kohta, jossa "miksi" kysymykseen on hyvin vaikea vastata vetämättä selityksessä mutkia rajusti suoriksi. Tuo yllä oleva on pikemminkin vastaus kysymykseen "miten" kuin "miksi".- IhankoMukaDi
Mahdeoitkohan lukea? Tuskin kukaan DI kyselisi tuollaisia.
Ei sellaista voimaa ole. Orbitaalit johtuvat elektronin aaltohiukkasluonteesta ja de Broglie huomasi asian väitöskirjatyössään jo vuonna 1924. Elektronit voivat olla vain sellaisilla orbitaaleilla, joiden pituus on kyseisen elektronin aallonpituuden monikerta. Kyse on resonanssista, ei työntävästä voimasta.
https://www.google.fi/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjY8v63rcfTAhVE2CwKHSt8DrMQFggfMAA&url=https://fi.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Broglie&usg=AFQjCNHMfo3plBDUVqosAawS2PzAhQchEg - ghruyt
Esimerkiksi maa kiertää aurinkoa, koska on olemassa kappaleita toisiinsa vetävä gravitaatiovoima ja sen vastavoimana maan kulkusuunnan kääntämiseen tarvittava voima (hitausvoima).
Elektronin ja protonin välinen Coulombin voima on samaa muotoa kuin gravitaatio. Vetyatomin elektronitiloja kuvattaessa tästä aiheutuva potentiaali otetaan huomioon "normaaliin tapaan". Lisäksi otetaan huomioon elektronin liike-energia Schrödingerin yhtälön edellyttämällä kuvaustavalla. Yhtälöön sisältyy vielä ominaisarvona elektronin kokonaisenergiatila.
Ominaisarvoyhtälön ratkaisuna (pallokoordinaatistossa) saadaan ominaisarvot eli sallitut energiatilat (kvanttitilat) ja niihin liittyvät ominaisfunktiot, joita kutsutaan myös todennäköisyysamplitudeiksi. Todennäköisyysamplitudin neliö edustaa todennäköisyysjakautumaa elektronin löytymiselle jostakin paikasta.
Mitään erillistä "työntövoimaa" ei kvanttimekaniikan mukaisessa kuvauksessa ole. Ja sillä saadaan mittausten kanssa erittäin hyvin yhteensopivia tuloksia.- OlenkoDementoitunut
Tuttua tekstiä ja kaavoja jo ihan lukion fysiikan oppikirjasta (Katainen 3 ja sen jälkeen Alonso Finn 3 yms). Noilla kuvausmalleilla olen kyllä pärjännyt ihan hyvin joitakin kymmeniä vuosia. Kysymys ei koskenut noita kvanttimekaniikan kuvauksia. Vai eikö vielä tiedetä "todellista" vastausta?
Yksinkertaistetaan hiukan kysymystä. Oletetaan että meillä on yksittäinen protoni ja sitä lähestyy hitaasti yksittäinen elektroni. Mitä tapahtuu? Syntyykö automaattisesti vetyatomi? OlenkoDementoitunut kirjoitti:
Tuttua tekstiä ja kaavoja jo ihan lukion fysiikan oppikirjasta (Katainen 3 ja sen jälkeen Alonso Finn 3 yms). Noilla kuvausmalleilla olen kyllä pärjännyt ihan hyvin joitakin kymmeniä vuosia. Kysymys ei koskenut noita kvanttimekaniikan kuvauksia. Vai eikö vielä tiedetä "todellista" vastausta?
Yksinkertaistetaan hiukan kysymystä. Oletetaan että meillä on yksittäinen protoni ja sitä lähestyy hitaasti yksittäinen elektroni. Mitä tapahtuu? Syntyykö automaattisesti vetyatomi?Syntyy automaattisesti vetyatomi eli sähkömagneettinen voima sitoo hiukkaset toisiinsa elektronin ollessa varsin korkealla energiatasolla. Ajan kuluessa elektroni emittoi ylimääräistä energiaansa pois kvantteina ja putoaa alemmalle, tiukemmin sidotulle tilalle ja lopulta perustilaan.
Elektroni ja protoni eivät ole toistensa vastahiukkasia joten elektronin aaltofunktion sattuminen protonin aaltofunktion päälle ei aiheuta ongelmia. Molemmat ovat fermioineita mutta kun ne eivät ole samanlaisia hiukkasia niin mikään kieltosääntö ei estä niiden aaltofunktioita menemästä päällekäin.
Aineen tilavuus eli se etteivät atomit romahda toisensa päälle johtuu siitä, että samanlaiset fermionit eivät voi olla samanlaisella aaltofunktiolla varustettuna samassa tilavuudessa. Jos siis on kaksi vetyatomia joissa elektronit ovat perustilassa s1 niin nuo atomit eivät voi sijaita päällekäin. Fermioneja koskeva Paulin kieltosääntö on se hylkivä voima, jonka tuottama paine estää atomeita kertymästä päällekäin. Sen sijaan että ne asettuvat vierekkäin kidehilaksi.
https://fi.wikipedia.org/wiki/FermioniExB kirjoitti:
Syntyy automaattisesti vetyatomi eli sähkömagneettinen voima sitoo hiukkaset toisiinsa elektronin ollessa varsin korkealla energiatasolla. Ajan kuluessa elektroni emittoi ylimääräistä energiaansa pois kvantteina ja putoaa alemmalle, tiukemmin sidotulle tilalle ja lopulta perustilaan.
Elektroni ja protoni eivät ole toistensa vastahiukkasia joten elektronin aaltofunktion sattuminen protonin aaltofunktion päälle ei aiheuta ongelmia. Molemmat ovat fermioineita mutta kun ne eivät ole samanlaisia hiukkasia niin mikään kieltosääntö ei estä niiden aaltofunktioita menemästä päällekäin.
Aineen tilavuus eli se etteivät atomit romahda toisensa päälle johtuu siitä, että samanlaiset fermionit eivät voi olla samanlaisella aaltofunktiolla varustettuna samassa tilavuudessa. Jos siis on kaksi vetyatomia joissa elektronit ovat perustilassa s1 niin nuo atomit eivät voi sijaita päällekäin. Fermioneja koskeva Paulin kieltosääntö on se hylkivä voima, jonka tuottama paine estää atomeita kertymästä päällekäin. Sen sijaan että ne asettuvat vierekkäin kidehilaksi.
https://fi.wikipedia.org/wiki/FermioniVapaa neutroni hajoaa noin 886 sekunnin puoliintumisajalla elektroniksi, protoniksi ja antineutriinoksi. Hajoamisessa vapautuu energiaa yhteensä 782 keV.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Neutroni#Neutronin_stabiilisuus
Elektronin tuominen protonin lähelle ei siis riitä alkuunkaan tuottamaan olosuhteita, joissa elektroni ja protoni voisivat muodostaa mitään muuta kuin vetyatomin. Niiden törmäyttäminen suurella energialla on sitten aivan eri asia. Törmäyksessä protoni voi pärskähtää ryöpyksi muita hadroneita tai sitten elektronista ja protonista voi muodostua neutroni ja neutriino.- OlenJoDementoitunut
ExB kirjoitti:
Syntyy automaattisesti vetyatomi eli sähkömagneettinen voima sitoo hiukkaset toisiinsa elektronin ollessa varsin korkealla energiatasolla. Ajan kuluessa elektroni emittoi ylimääräistä energiaansa pois kvantteina ja putoaa alemmalle, tiukemmin sidotulle tilalle ja lopulta perustilaan.
Elektroni ja protoni eivät ole toistensa vastahiukkasia joten elektronin aaltofunktion sattuminen protonin aaltofunktion päälle ei aiheuta ongelmia. Molemmat ovat fermioineita mutta kun ne eivät ole samanlaisia hiukkasia niin mikään kieltosääntö ei estä niiden aaltofunktioita menemästä päällekäin.
Aineen tilavuus eli se etteivät atomit romahda toisensa päälle johtuu siitä, että samanlaiset fermionit eivät voi olla samanlaisella aaltofunktiolla varustettuna samassa tilavuudessa. Jos siis on kaksi vetyatomia joissa elektronit ovat perustilassa s1 niin nuo atomit eivät voi sijaita päällekäin. Fermioneja koskeva Paulin kieltosääntö on se hylkivä voima, jonka tuottama paine estää atomeita kertymästä päällekäin. Sen sijaan että ne asettuvat vierekkäin kidehilaksi.
https://fi.wikipedia.org/wiki/FermioniKiitos hyvästä vastauksesta. Eikö kaikkien kuvausmallien ja niihin liitettyjen lakien, sääntöjen määräysten ja kieltojen ja niille keksittyjen nimien takana ole kuitenkin jotain todellistakin? Tuntematonta?
Jos sijoitetaan useampi triljoonaa triljoonaa triljoonaa vetyatomia jonnekin todella kauaksi, niin eikös maailmankaikkeuden heikoin tunnettu voima purista vetyatomien protonit lähemmäksi toisiiaan ihan portaattomasti? Paulin ja muiden kielloista huolimatta. Pitää tietysti koko ajan varoa, ettei maailman voimakkain strong force pääse vaikuttamaan protonien välillä.
Onko joku kirjoittanut kaiken kattavaa täydellistä ydinfysiikan kirjaa, jossa käsiteltäisiin aluksi vain vetyä ja kaikki mahdollisesti eri tilanteissa syntyvät uudet hiukkaset ja alkuaineet jätettäisiin muihin kirjoihin? Saattaisi ohjata tulevaisuuden Einsteineja uusiin parempiin eri voimien kuvausmalleihin. OlenJoDementoitunut kirjoitti:
Kiitos hyvästä vastauksesta. Eikö kaikkien kuvausmallien ja niihin liitettyjen lakien, sääntöjen määräysten ja kieltojen ja niille keksittyjen nimien takana ole kuitenkin jotain todellistakin? Tuntematonta?
Jos sijoitetaan useampi triljoonaa triljoonaa triljoonaa vetyatomia jonnekin todella kauaksi, niin eikös maailmankaikkeuden heikoin tunnettu voima purista vetyatomien protonit lähemmäksi toisiiaan ihan portaattomasti? Paulin ja muiden kielloista huolimatta. Pitää tietysti koko ajan varoa, ettei maailman voimakkain strong force pääse vaikuttamaan protonien välillä.
Onko joku kirjoittanut kaiken kattavaa täydellistä ydinfysiikan kirjaa, jossa käsiteltäisiin aluksi vain vetyä ja kaikki mahdollisesti eri tilanteissa syntyvät uudet hiukkaset ja alkuaineet jätettäisiin muihin kirjoihin? Saattaisi ohjata tulevaisuuden Einsteineja uusiin parempiin eri voimien kuvausmalleihin.Paulin kieltosääntö aiheutuu kvanttimekaniikan perusperiaatteista. Kaksi samanlaista fermionia (spin 1/2) ei voi olla samaan aikaan samassa paikassa samassa tilassa. Paulin kieltosääntö on vain nimi tälle vaatimukselle. Elektronit ovat fermioneita ja siksi niitä ei voi pakata määrättömästi päällekäin.
https://en.wikipedia.org/wiki/Fermion
Sääntö koskee vain fermioneja mutta juuri tuon säännön vuoksi materia rakentuu nimenomaan fermioneista (kvarkit ja niistä koostuvat protoni ja neutroni; leptonit kuten elektroni ja myoni). Fermionit vaativat aina tietyn tilavuuden toisin kuin bosonit kuten fotoni. Siksi fermionit muodostavat materian ja bosonit ovat voimia välittäviä hiukkasia (fotoni, gluoni, W, Z, Higgs ja gravitoni).
Gravitaatio ei tee sääntöön poikkeusta: Neutronitähti pysyy kasassa eikä luhistu mustaksi aukoksi juuri siksi, että neutronit ovat fermioneja eivätkä kieltosäännön vuoksi voi asettua päällekäin samaan tilaan toisin kuin esimerkiksi fotonit.- malli1942
ExB kirjoitti:
Paulin kieltosääntö aiheutuu kvanttimekaniikan perusperiaatteista. Kaksi samanlaista fermionia (spin 1/2) ei voi olla samaan aikaan samassa paikassa samassa tilassa. Paulin kieltosääntö on vain nimi tälle vaatimukselle. Elektronit ovat fermioneita ja siksi niitä ei voi pakata määrättömästi päällekäin.
https://en.wikipedia.org/wiki/Fermion
Sääntö koskee vain fermioneja mutta juuri tuon säännön vuoksi materia rakentuu nimenomaan fermioneista (kvarkit ja niistä koostuvat protoni ja neutroni; leptonit kuten elektroni ja myoni). Fermionit vaativat aina tietyn tilavuuden toisin kuin bosonit kuten fotoni. Siksi fermionit muodostavat materian ja bosonit ovat voimia välittäviä hiukkasia (fotoni, gluoni, W, Z, Higgs ja gravitoni).
Gravitaatio ei tee sääntöön poikkeusta: Neutronitähti pysyy kasassa eikä luhistu mustaksi aukoksi juuri siksi, että neutronit ovat fermioneja eivätkä kieltosäännön vuoksi voi asettua päällekäin samaan tilaan toisin kuin esimerkiksi fotonit.Ei elämän kemia olisi mahdollista ilman Paulin kieltosääntöä. Mutta mistä se Paulin kieltosääntö tulee? Aloittajan kysymykseen ei ole mielestäni vastattu hyvin. Jotenkin vain aika mekaanisesti viitattu vakio-oppimateriaaliin.
malli1942 kirjoitti:
Ei elämän kemia olisi mahdollista ilman Paulin kieltosääntöä. Mutta mistä se Paulin kieltosääntö tulee? Aloittajan kysymykseen ei ole mielestäni vastattu hyvin. Jotenkin vain aika mekaanisesti viitattu vakio-oppimateriaaliin.
Mä olen laiska. Joskus muinaisuudessa vastailin muilla foorumeilla laajemminkin mutta yleensä nuo laajat vastaukset menevät täysin hukkaan. Tällä palstalla ne menevät nykyään erityisen tehokkaasti hukkaan siksi, että lukijoiden määrä on vähäinen ja trollit poistattavat asiavastauksia käyttäen moderointirobotin taipumusta tarttua englanninkielisiin sanoihin.
Aloittajan kysymykseen liittyvää selitystä aiheesta tulee vastaan esimerkiksi Gasiorowitczin kvanttimekaniikan perusoppikirjassa ISBN 0 471 29281-8 sivulla 151 luvussa N-hiukkassysteemit. Ilman kirjan aiempien 150 sivun läpikäymistä ei selityksessä käytettävä matematiikka ja perustelut välttämättä ole kovin hyödyllisiä.
Paulin kieltosäännöstä löytyy netistä useita esityksiä niin kirjallisessa muodossa kuin videoinakin. Laittaa juutuubiin hakusanaksi Pauli E-x_c-l_u-s_i-o_n P_r-i_n-c_i-p_l-e ilman noita väliviivoja. Löytyy niin lyhyitä esityksiä kuin videoituja oppituntejakin.ExB kirjoitti:
Mä olen laiska. Joskus muinaisuudessa vastailin muilla foorumeilla laajemminkin mutta yleensä nuo laajat vastaukset menevät täysin hukkaan. Tällä palstalla ne menevät nykyään erityisen tehokkaasti hukkaan siksi, että lukijoiden määrä on vähäinen ja trollit poistattavat asiavastauksia käyttäen moderointirobotin taipumusta tarttua englanninkielisiin sanoihin.
Aloittajan kysymykseen liittyvää selitystä aiheesta tulee vastaan esimerkiksi Gasiorowitczin kvanttimekaniikan perusoppikirjassa ISBN 0 471 29281-8 sivulla 151 luvussa N-hiukkassysteemit. Ilman kirjan aiempien 150 sivun läpikäymistä ei selityksessä käytettävä matematiikka ja perustelut välttämättä ole kovin hyödyllisiä.
Paulin kieltosäännöstä löytyy netistä useita esityksiä niin kirjallisessa muodossa kuin videoinakin. Laittaa juutuubiin hakusanaksi Pauli E-x_c-l_u-s_i-o_n P_r-i_n-c_i-p_l-e ilman noita väliviivoja. Löytyy niin lyhyitä esityksiä kuin videoituja oppituntejakin.Tässä MIT:n (ocw) kurssi kvanttimekaniikan perusteista: https://urly.fi/LP5
Sieltä löytyvät luentomuistiinpanot, tieto kurssilla käytetyistä oppikirjoista ja videoidut luennot.- malli1942
ExB kirjoitti:
Tässä MIT:n (ocw) kurssi kvanttimekaniikan perusteista: https://urly.fi/LP5
Sieltä löytyvät luentomuistiinpanot, tieto kurssilla käytetyistä oppikirjoista ja videoidut luennot.Kiitos vastauksista!
- NäinhänSeOn
Nykyinen atomimalli on täyttä huuhaata.
Oikeasti atomien ytimet laajenevat ja kierrättävät keskenään laajenevaa työntävää voimaa josta syntyy sopivissa olosuhteissa rekisteröitävissä olevia hiukkasia kuten elektroneja ja fotoneita.
Vain pienestä osasta tästä laajenevasta työntävästä voimasta syntyy rekisteröitävissä olevia hiukkasia.
Suurin osa on meille havaitsemattomina työntävän voiman aaltoina joilla laajenevat fotonit "ratsastavat".
JaNäinhänSeOn
1039
☺- Rittermeister
Huh-huh, no jopas! Käyttävätkö ne fotonit ratsastaesaan satulaa, vai ihanko menevät paljaalla peffalla?
- NäinhänSeOn
Rittermeister kirjoitti:
Huh-huh, no jopas! Käyttävätkö ne fotonit ratsastaesaan satulaa, vai ihanko menevät paljaalla peffalla?
Kyllähän veden aaltojen vaahtopäätkin ratsastavat aallolla ihan ilman satulaa.
JaNäinhänSeOn
1039
☺
- Mauri-Hippulanvinkula
Parempia ja surkeampia trollauksia on tässäkin debatissa. Universumi on niin rikas, että kaikkea on.
Atomiorbitaaleista on tehty komeita visualisointeja linkin sivulla:
http://winter.group.shef.ac.uk/orbitron/
Sivut vaativat näköjään Flash-liitännäisen, ehkä sellainen on jonkun koneessa.
Ketjusta on poistettu 2 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
Nainen, tervetuloa
Tule luokseni eka vaikka viikoks tai pariksi. Saisin helliä, kannustaa ja tukea sua ja kokata lempi herkkujasi. Pääsisit316029Kela valvoo lasten tilejä.
Tämä isoveli Kela kyttää jopa lasten yli 200,- euron rahat jotka on melko varmasti lahjaksi saatu. Se vaikuttaa perheen3113890Olisit ollut varovaisempi
Nyt jos minut hylkäät ja et meidän asiasta minulle mitään ilmoita niin ettet edes anteeksi pyydä, niin tiedä että minä e543340TTK-tähti Saana Akiola paljasti tv-ohjelmassa tapahtuneen ahdistelun
Olisko pitänyt suunnitella ulostulo paremmin? Nyt lehdet soittelevat kaikki 8 läpi ja kuusi sanoo ettei koskenut häntä.373086- 1642444
- 552086
Elisa laskuttaa jo sähköpostilaskusta erikseen euron
Paperilaskuista on otettu lisämaksua jo ajat sitten, mutta nyt Elisa ottaa euron siitä että lähettävät sähköisen laskun1261980Oho! Susanna Laine kohtasi epäonnea lomareissulla Italiassa - Avaa tilannetta: "Vähän sahaavaa..."
Ou nou! Tsemppiä kuitenkin loppulomaan Italiassa, Susanna Laine ja mahdollinen seuralainen! Lue lisää ja katso kuvat:111640Sinulle, tahtoisin kertoa mitä
ajattelen siitä. Ehkä olen väärässä, mutta minusta kuulostaa jonkin alulta, mutta ei kerro minkä. Se selvinnee myöhemmi281609Ensitreffit alttarilla Jyrki paljastaa hääyön intiimiasioista kameroiden sammuttua: "Fyysinen..."
Ooo-la-laa… Ensitreffit alttarilla -sarjassa alkaa hääparien välillä ns. tunteet kuumenemaan. Lue lisää: https://www.s71607