電子為什麼沒有掉入帶正電荷的原子核?這確實是一個問題!

2020-08-07     惜文說科技

原標題:電子為什麼沒有掉入帶正電荷的原子核?這確實是一個問題!

電子帶負電荷,原子帶正電荷,為什麼電子不會掉入原子核中?

這可能是很多朋友搞不清楚的問題!按一般意義上理解,正負電荷會互相吸引之後逐漸靠攏,並最終合為一體,無論是引力還是電磁力或者弱力與強力,都是這個結果!而正負電荷屬於電磁力,為什麼電子還有自己的獨特的軌道?為什麼還沒有墜入原子核?

我們先簡單介紹下原子的模型,現代原子模型是薛丁格的量子力學即電子云模型,原子核在中心,而電子則以電子機率雲模式出現在原子核周圍!而電子的軌道描述的只是電子並不是隨機出現的,而是在它的軌道上(能級)上隨機出現!

一、電子為什麼會以軌道的機率雲模式出現?

其實要解釋清楚這個問題必須要引入另一位大神普朗克,因為他在研究黑體輻射時引入了量子的概念,他認為能量都是一份份出現的!引入這個概念後完美的解決了紫外災變,即在計算黑體輻射強度時用到的瑞利-金斯定律在輻射頻率趨向無窮大時計算結果和實驗數據大相逕庭的有趣結果!這個結果告訴我們,能量並不是連續的!

而電子的另一個特性則是動量位置與動量時間是無法同時確定的,這早已有海森堡不確定性原理為之背書,當然沒法告訴各位這是為什麼,量子世界有其獨特的運行規則,就像真空中的光速為什麼是299792458米/秒一樣!

二、為什麼電子不會被原子核吸引?

要解釋這個問題得引入兩個概念

1、海森堡不確定性原理

2、泡利不相容原理

海森堡不確定性原理上文已經有簡單說明,這是量子世界遵循的第一定律,因此電子的運行首先受到此定律影響,它不可能在無限靠近原子核的位置運行,因為越靠近,那麼它的位置和速度就會可能會被同時確定!而另一個泡利不相容原理則是不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態,當電子無限靠近原子核時,就會出現這種狀態!

從這兩個原理來說,電子靠近原子核需要有強大的能量或者壓力支撐,因為不確定性原理與泡利不相容原理,使得看起來電子是墜入原子核,但其實卻是爬上一座難以逾越的高山!

三、電子可以「墜入」原子核嗎?

當然可以,白矮星物質的狀態就是電子留在原子核外的最後倩影!因為再往前一步就是電子墜入原子核成與原子核中的質子中和成了中子,此時不再有電子,也不再有質子,有的只是被中微子帶走的能量和留下的中子!

只有有足夠大的引力,啥事不會發生呢?甚至一直可以坍縮到黑洞!

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/BCPDxnMBLq-Ct6CZcpvk.html