Πόσα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να χωρέσουν σε τετραγωνικό εκατοστό;
* Τα ηλεκτρόνια είναι απίστευτα μικρά: Το μέγεθός τους είναι τόσο λεπτό που δεν μιλάμε καν για την "ακτίνα" τους με τον ίδιο τρόπο που θα κάναμε για μεγαλύτερα αντικείμενα.
* Κβαντική μηχανική: Τα ηλεκτρόνια δεν συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικά μάρμαρα. Εμφανίζουν τις ιδιότητες που μοιάζουν με κύματα και ισχύουν οι κανόνες της κβαντικής μηχανικής. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να τα συσκευάσουμε μαζί σαν μάρμαρα σε ένα κουτί.
* Αρχή αποκλεισμού Pauli: Κανένα δύο ηλεκτρόνια δεν μπορεί να καταλαμβάνει την ίδια κβαντική κατάσταση (το ίδιο επίπεδο ενέργειας και περιστροφή). Αυτός είναι ένας θεμελιώδης κανόνας που κρατά τα ηλεκτρόνια από την κατάρρευση ο ένας στον άλλο.
Λοιπόν, τι μπορούμε να πούμε;
* θεωρητικά: Εάν αγνοήσουμε την κβαντική φύση των ηλεκτρονίων και απλώς τα θεωρούμε μικροσκοπικά σημεία, θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε έναν θεωρητικό μέγιστο αριθμό που θα μπορούσε να χωρέσει σε ένα δεδομένο χώρο. Ωστόσο, αυτό είναι ένα πολύ ρεαλιστικό σενάριο.
* Ρεαλιστικά: Το πλησιέστερο που μπορούμε να φτάσουμε σε μια απάντηση είναι να σκεφτούμε την πυκνότητα των ηλεκτρονίων στα υλικά. Για παράδειγμα, σε ένα συμπαγές χαλκό, υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός ηλεκτρονίων ανά κυβικό εκατοστό. Αλλά ακόμα και εδώ, τα ηλεκτρόνια δεν είναι συσκευασμένα σφιχτά, εξακολουθούν να διέπονται από κβαντικούς κανόνες.
Συνοψίζοντας:
* Δεν υπάρχει απλή απάντηση σε πόσα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να χωρέσουν σε ένα τετραγωνικό εκατοστό.
* Η κβαντική φύση των ηλεκτρονίων και η αρχή του αποκλεισμού Pauli καθιστούν αδύνατη την απλή "συσκευασία" μαζί.
* Η έννοια της πυκνότητας ηλεκτρονίων στα υλικά παρέχει έναν πιο ρεαλιστικό τρόπο να σκεφτούμε τη διανομή των ηλεκτρονίων.
