¿Cómo salta el electrón a través de "brechas" en su orbital?

Los orbitales, que se han observado recientemente para el átomo de hidrógeno , son distribuciones de probabilidad. Estas distribuciones orbitales de probabilidad se han calculado utilizando soluciones mecánicas cuánticas de la ecuación de Schrödinger que dan la función de onda, y el cuadrado de la función de onda es la distribución de probabilidad para encontrar el electrón en eso (x,y,z,t). Este último es un postulado básico de la mecánica cuántica. Los postulados interpretan/conectan el modelo matemático con la física.

Las distribuciones de probabilidad son las mismas tanto en la mecánica clásica como en la mecánica cuántica. Responden a la pregunta "Si tiro un dado 100 veces, ¿con qué frecuencia saldrá seis?" a "Si mido el electrón (x, y, z, t), con qué frecuencia saldrá este valor específico". Por lo tanto, no hay problema de que un electrón se mueva alrededor de los nodos. Cuando no se observa, solo existe una probabilidad de estar en un nodo u otro SI medido.

Como han observado otros, esto va en contra de nuestra intuición clásica, que se ha desarrollado mediante observaciones a distancias superiores a los nanómetros. En dimensiones inferiores a los nanómetros donde los orbitales tienen un significado uno está en el régimen de la mecánica cuántica y tiene que desarrollar la correspondiente intuición de cómo se comportan las partículas elementales.

La imagen de un electrón como una pequeña bola que se mueve como una bola de billar a veces funciona. Pero falla tantas veces que uno tiene que concluir que no es correcto. Este es uno de esos casos en los que si falla.

La función de onda representa dónde podría encontrarse el electrón si se hiciera un experimento para encontrarlo. Eso no es lo mismo que decir que el electrón está realmente en un lugar particular en un momento particular. Una forma de verlo es pensar en la función de onda como un tipo de campo que representa al propio electrón. El campo de electrones existe en cualquier lugar y en todas partes hay amplitud. Pero las interacciones ocurren en puntos específicos. Si tengo algún tipo de sistema de medición, debe interactuar con el electrón, y esa interacción ocurre en lugares que podría identificar.

No hay bolitas. No hay nada que cruce esas líneas de amplitud cero.

No sé hasta qué punto la teoría justifica esta imagen, pero tiene que estar un paso más cerca de lo que nos dicen nuestras teorías que el modelo de la bola de billar.

Como dice garyp, los electrones no son partículas discretas, sino que existen como una mancha (una nube) con la mayor intensidad de su existencia en los espacios así descritos por la función de onda. Ahora, todo el electrón necesita interactuar a la vez, por lo que cuando ocurre una interacción (medición, reacción química, etc.), la función de onda del electrón también cambia para reflejar cómo existe en y después de la interacción.

Las "brechas" son solo áreas con una probabilidad más baja.

Los electrones pueden existir en cualquier lugar, y por cualquier lugar me refiero a cualquier lugar, PERO la probabilidad de que los encuentres fuera de la "mancha" es tan pequeña que parece una brecha. Piensa en una onda seno y coseno en el mismo gráfico. Donde los gráficos cruzan 0 parece un espacio, pero la probabilidad de que tanto el seno como el coseno sean 0 puede ocurrir. Las imágenes que está viendo son para una representación visual simple de un proceso muy complicado y tratar de entenderlo sin aprenderlo será muy difícil.

Una simulación de las funciones de onda del electrón en los diferentes orbitales. Es solo un representante de lo que puede ser un electrón en un átomo.

Porque la partícula material desaparece y se convierte en onda (energía), y reaparece como partícula, ya que el electrón, como la luz, tiene una doble identidad, partícula y onda.