Según Rutherford, los electrones orbitan alrededor del núcleo como los planetas. Dado que giran, su movimiento se acelera. Cuando una partícula cargada (electrón) se acelera emite radiación y pierde energía. Entonces, el electrón del modelo de Rutherford irradiará continuamente energía suelta y en espiral hacia el centro, pero no se ejerce una fuerza externa sobre el átomo, por lo que el momento angular debe conservarse en el sistema. Entonces, cuando el electrón inicialmente comienza a girar en espiral hacia adentro, su velocidad aumentará para compensar el radio reducido, pero cuando finalmente golpee el núcleo, tendrá velocidad cero. Y el momento angular del núcleo permanece cero todo el tiempo. Entonces, ¿cómo se conservará el momento angular cuando golpee el núcleo?
Creo que el modelo de Rutherford debería ser completamente consistente, definiéndose en términos de electrodinámica clásica. Que no describa correctamente el átomo no viene al caso.
En este modelo electrodinámico clásico, no debería haber ninguna diferencia entre los electrones alrededor de un núcleo y una bola ligera alrededor de una bola pesada (u otras formas que quieras darles), siempre que las masas y las cargas estén escaladas en consecuencia, y también la radio si desea saber exactamente cuándo se produce la colisión. Tenga en cuenta que si ambos fueran puntos, la distancia sería cada vez más pequeña pero nunca 0 y no habría colapso.
Lo que sucedería exactamente depende de lo que suceda cuando el electrón golpea el núcleo, algo que no forma parte del modelo. Si la superficie del núcleo actúa como una barrera impenetrable y sin fricción, comenzaría a deslizarse o rebotar a su alrededor. Si, por otro lado, los dos se fusionaran de alguna manera en algo nuevo, el nuevo objeto combinado estaría girando.
EDITAR Como comentaron AnnaV y Emilio Pisanty, la radiación se llevará parte del momento angular, y no es cierto que el sistema electrón-núcleo hubiera conservado el momento angular. Sin embargo, nunca lo perdería todo.
Para el modelo que estás describiendo, el momento angular del sistema se conserva de la misma manera que la energía: no lo es.
Más precisamente, ni la energía ni el momento angular se conservan para el sistema protón+electrón por sí mismo, ya que no es un sistema aislado, ya que está en contacto con el campo de radiación. Sin embargo, una vez que incluye el contenido de energía y momento angular de la radiación, obtiene un sistema aislado y ambas cantidades se conservan.
Es importante enfatizar que es absolutamente necesario que se irradie un momento angular: la órbita no puede decaer sin él. Las órbitas circulares tienen una energía mínima para su momento angular (y un momento angular máximo para su energía). Si desea disminuir la energía de la órbita mediante la radiación, también debe deshacerse del momento angular. Esto también se irradia y se convierte en parte del contenido de momento angular de los campos radiados.
En el punto final de la espiral, estás saliendo de la física postulada por Rutherford, así que lo que sucede a continuación es básicamente "¿de qué manera quieres extender el modelo?" - y la respuesta dependerá de los detalles de sus elecciones al construir esa extensión. Pero si desea un modelo en el que el núcleo tenga un tamaño finito y el electrón se fusione con él, desde una órbita circular de alta velocidad muy unida, entonces el núcleo deberá comenzar a girar, y ese sistema tendrá un momento angular total conservado dentro de ese interacción.
Finalmente, una palabra sobre la epistemología aquí. Como se ha señalado, el modelo de Rutherford es erróneo. En el mejor de los casos, es un trampolín hacia el modelo de Bohr, que es menos erróneo (pero sigue siendo erróneo); la dinámica de los electrones en los átomos se rige por la mecánica cuántica, punto. El modelo de Rutherford está encerrado dentro de la electrodinámica clásica y, como tal, no describe la realidad. Sin embargo, precisamente porque está encerrado dentro de la electrodinámica clásica, es posible ( tienesea posible) para proporcionar un análisis completo de la configuración dentro de ese marco electrodinámico clásico, que explica lo que el modelo predice que sucederá (incluso si es inconsistente con la realidad, como en, digamos, un electrón inspirado hacia el núcleo) respetando completamente las reglas internas del formalismo (incluyendo, en particular, la conservación del momento angular).
El punto importante aquí, me parece a mí, es que el modelo de Rutherford era incorrecto, ya que predijo efectos que no se observaron, como usted hoy y otros señalaron en el pasado. Debido a esto, no hay ninguna forma fundamental de darle sentido, como ha descubierto.
ana v
lewis molinero