Leyendo este artículo de noticias y algunas referencias relacionadas, aprendí que la liquidez del mercurio se debe a efectos relativistas en Hg, donde "el electrón se acerca a aproximadamente el 58% de la velocidad de la luz". No veo cómo se puede conciliar esto con la velocidad de Fermi de Hg siendo m/s, casi lo mismo que Cu m/s y en el mismo orden de magnitud de prácticamente todos los demás metales, lo que hace que las correcciones relativistas sean apenas significativas. El artículo científico relevante se basa en cálculos numéricos y argumentos que no puedo relacionar con los conceptos básicos de la física del estado sólido (cf. esto también). Mi pregunta es: ¿cómo se relacionan los electrones con velocidades relativistas (por ejemplo, 0.58c como arriba) con la velocidad de Fermi de un metal?
PD: Soy consciente de que los artículos citados anteriormente son publicaciones de química, pero asumo que la velocidad de un electrón debería ser la misma en física, posiblemente módulo alguna convención de la que no estoy al tanto.
Como se afirma en el artículo de Scientific American que usted citó,
para el electrón 1s del mercurio (número atómico 80) este efecto se vuelve significativo; el electrón se acerca al 58% de la velocidad de la luz,...
(La negrita es mía). Como ves los efectos relativistas más importantes tienen que ver con el orbital más interno, cuya energía es mucho menor que la energía de los estados de valencia (y del nivel de Fermi). No tiene sentido compararlos. En realidad, lo que se informa en el artículo es que la presencia de fuertes efectos relativistas en la tiene alguna consecuencia indirecta en todos los orbitales de mayor energía, hasta los estados de valencia, incluso si estos estados no muestran efectos relativistas directos.
Un comentario final sobre su preocupación por el hecho de que la investigación original se publicó en una revista de química. No es un problema. Este tipo de investigación es interdisciplinaria y muchas de las técnicas computacionales utilizadas en este campo fueron introducidas por físicos. Conozco a muchos físicos que trabajan en temas relacionados. Por lo tanto, su pregunta está completamente dentro del tema aquí.
Es necesario un comentario adicional sobre el lenguaje utilizado en el artículo de Scientific American. En primer lugar, no se debe tomar literalmente la palabra velocidad con partículas cuánticas. Como es bien sabido, la velocidad no aparece directamente en las ecuaciones de Schrödinger o Dirac. Además, el documento utiliza el concepto obsoleto de masa relativista que se está desvaneciendo en la literatura de física. Sin embargo, este es un problema con las palabras. Las ecuaciones son la base real de los cálculos.
jon custer
PM 2 Anillo