Γιατί τα ηλεκτρόνια δεν σπείρουν στον πυρήνα;
Η ακριβής συμπεριφορά των ηλεκτρονίων περιγράφεται από σύνθετες λειτουργίες κύματος που προβλέπουν την πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου σε μια δεδομένη θέση. Αυτές οι λειτουργίες κύματος διέπονται από την εξίσωση Schrödinger, η οποία αποτελεί θεμελιώδη εξίσωση στην κβαντική μηχανική.
Ένα βασικό χαρακτηριστικό των λειτουργιών κύματος των ηλεκτρονίων είναι ότι είναι σταθερά, πράγμα που σημαίνει ότι δεν καταρρέουν ή υποβάλλονται σε ξαφνικές αλλαγές. Αυτή η σταθερότητα είναι ζωτικής σημασίας για την πρόληψη των ηλεκτρόνων από τη σπειροειδή στον πυρήνα.
Εάν ένα ηλεκτρόνιο ακολουθούσε μια σπειροειδή διαδρομή, η ενέργεια του θα μειωθεί καθώς πλησιάζει στον πυρήνα λόγω της ελκυστικής ηλεκτροστατικής δύναμης μεταξύ του αρνητικού φορτισμένου ηλεκτρονίου και του θετικά φορτισμένου πυρήνα. Σύμφωνα με τον κλασικό ηλεκτρομαγνητισμό, αυτή η απώλεια ενέργειας θα προκαλούσε το ηλεκτρόνιο να σπρώξει προς τα μέσα, τελικά συγκρούοντας με τον πυρήνα.
Ωστόσο, η κβαντική μηχανική απαγορεύει μια τέτοια κλασική κατάρρευση. Αντ 'αυτού, η λειτουργία κύματος ενός ηλεκτρονίου μπορεί να αλλάξει μόνο με ορισμένους τρόπους που διατηρούν τη σταθερότητά του. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια του ηλεκτρονίου μπορεί να αλλάξει μόνο σε διακριτές ποσότητες που ονομάζονται quanta.
Τα επιτρεπόμενα επίπεδα ενέργειας για τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο καθορίζονται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του ατομικού αριθμού (του αριθμού των πρωτονίων), του αριθμού των ηλεκτρονίων και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ηλεκτρονίων. Κάθε επίπεδο ενέργειας αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, όπου τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν διαφορετικά τροχιακά γύρω από τον πυρήνα.
Τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο καταλαμβάνουν τα χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας που είναι διαθέσιμα σε αυτά, γι 'αυτό παραμένουν σε σταθερές τροχιές αντί να στρέφονται στον πυρήνα. Όσο τα ηλεκτρόνια έχουν επαρκή ενέργεια για να καταλάβουν αυτά τα σταθερά τροχιακά, δεν θα υποβληθούν σε αυθόρμητη κατάρρευση.
Συνοπτικά, η δυαδικότητα των ηλεκτρονίων κυμάτων-σωματιδίων, η σταθερότητα των λειτουργιών των κυμάτων και η ποσοτικοποίηση των επιπέδων ενέργειας εμποδίζουν τα ηλεκτρόνια να στρέφονται στον πυρήνα. Η κβαντική μηχανική παρέχει ένα σταθερό πλαίσιο που περιγράφει τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων και εξηγεί τη σταθερή τους ύπαρξη μέσα στα άτομα.
