Fällt das Elektron wegen Zeitdilatation nicht in den Atomkern?
4 Antworten
Wie kommst du drauf dass es etwas damit zu tun hat?
Im wesentlichen ist die Erklärung gar nicht so einfach. Wenn man zB die Schrödingergleichung heranzieht muss die Aufenthaltswahrscheinlichkeit um den Kern eine geschlossene Welle sein und die Grundenergie in einem Quantenmechanischen System ist eben nach der klassischen Physik nicht 0.
Anders gesagt man muss Energie aufwenden um das Elektron in den Kern zu drücken, das klingt etwas verwirrend und komplex und das ist es am Ende auch.
Die aktuellen Beschreibungen gehen übrigens nicht mehr davon aus sondern von der Quantenelektrodynamik aber auch hier ist es so, dass der Grundzustand des Elektrons um den Atomkern herum verlaufen muss.
LeanEveryday,
nein, Zeitdilatation könnte dies nur verzögern, nicht verhindern. Dass das Elektron nicht in den Atomkern stürzt, hat einen völlig anderen Grund:
Wie jedes Teilchen ist das Elektron kein kleines Kügelchen oder so was, sondern elementare Anregung eines Feldes; es hat einen Wellencharakter, und weil es sehr leicht ist, tendiert es dazu, lange Wellen zu bilden.
Innerhalb eines Atoms muss das Elektron eine stehende Welle bilden; deshalb sind nur zustände bestimmten Personen Energien möglich, und es gibt einen Zustand geringster Energie, den man den Grundzustand nennt.
Abb. 1: Zwei verschiedenene Zustände eines Elektrons.
Es gibt im Atom keine kleinen Kügelchen, die um große Kügelchen kreisen (und "hineinstürzen" könnten). Diese Vorstellung ist überholt.
Es gibt Wellenfunktionen, deren Absolutquadrat einer Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte von Elektronen entspricht, und die Eigenvektoren des Hamiltonoperators (im unendlichdimensionalen Hilbertraum, der Funktionen auf Vektoren abbildet) sind, was sie zu stabilen Zuständen macht (mit der Energie als Eigenwert). "Alle Elektronen im Kern versammelt" ist einfach keiner dieser Eigenzustände. Anschaulicher wird es leider nicht.
Ja, die Zeitdilatation hat damit sicher nichts zu tun. Aber mir stellt sich die Frage, ob ein Elektron wegen dieser Geschwindigkeit bzw. Bewegung nicht auch Gravitationswellen aussendet. Auch wenn die noch so schwach sind, müsste doch irgendwann die Energie des Elektrons aufgebraucht sein, vgl.
.... das Elektron ist eine Welle und der Aufenthaltsort nur eine Wahrscheinlichkeit, deswegen kann es nicht in den Kern fallen....
mfe
Es scheint auch heute noch sowohl als Welle wie (im Link) als Teilchen betrachtet zu werden:
de.wikibrief.org › wiki › Physical_object
In der Physik ist ein Objekt eine identifizierbare Sammlung von Materie, die durch eine identifizierbare Grenze eingeschränkt sein kann und sich durch ...
Ja und in wie weit wiederspricht das dem was och geschrieben habe?
Klar ist das Elektron örtlich begrenzt. Wie es sich aber nun verhält kann im Rahmen der Koppenhagener Deutung als Welle oder Teilchen sein ohne dass es sich in seiner Art verändert es ist daher weder eine Welle noch ein Teilchen.
Im Standardmodell wird das ganze als Anregungszustand eines Feldes aufgefasst was am Ende aufs selbe in diesem Sinne hinaus führt.
Auch wenn es keine Bewegung auf Bahnen wie bei den Planeten gibt, wird den Elektronen doch eine Geschwindigkeit zugeschrieben.
siehe z.B.
https://de.wikipedia.org/wiki/Relativistischer_Effekt
https://scilogs.spektrum.de/quantenwelt/born-oppenheimer-wie-schnell-ist-langsam
dementsprechend ist auch von relativistischen Effekten auszugehen, theoretisch schon bei niedrigen Geschwindigkeiten, praktisch bedeutsam dann bei Annäherung an c. Ich wollte aber nur darauf hinweisen, die eigentliche Frage kann ich nicht beantworten.