Dondequiera que miro sobre el modelo planetario primitivo del átomo, dice que el electrón debe perder energía mientras gira alrededor del núcleo. Y por lo tanto caer en el núcleo. Por lo tanto, el átomo es inestable.
Pero cuando pienso en esto, imagino los electrones y el núcleo como bolas esféricas. Ahora, de acuerdo con la visión clásica, el electrón pierde energía y gira en espiral hacia el núcleo. Finalmente, golpea el núcleo (solo una colisión elástica, en mi opinión).
La pregunta es ¿por qué el átomo no puede ser estable? [Por favor, no utilices la mecánica cuántica. Estoy preguntando por qué empezamos la mecánica cuántica y por qué el átomo no es estable según las teorías clásicas.]
Como señaló el Dr. jh en su comentario, el modelo planetario del átomo es incorrecto. La electrodinámica clásica predice que si los electrones realmente orbitaran el núcleo como pequeños planetas, el movimiento orbital haría que el electrón irradiara su energía cinética orbital en forma de ondas electromagnéticas y luego cayera hasta el núcleo, tal como usted dice. Como esto no sucede en la realidad, el modelo es incorrecto.
No hay forma de salvar este modelo "clásicamente" porque no existe un mecanismo clásico por el cual detener el colapso orbital del electrón. La dinámica cuántica lo hace, al establecer un nivel de energía orbital en el estado fundamental sin niveles de energía por debajo de los cuales el electrón podría hacer la transición. Hasta aquí cae, y no más lejos.
Lord Raleigh determinó el tamaño de los átomos de carbono entre 1890 y 1900 midiendo la dispersión de una sola capa de ácido oleico sobre el agua, lo que permitió estimar el tamaño de un átomo . En 1911 Rutherford había determinado que el núcleo era unas 10.000 veces más pequeño que el átomo en su conjunto. Propuso el modelo planetario por esta época.
Argumentar que el electrón entraría en espiral y se detendría contra el núcleo claramente no funciona debido a la discrepancia de tamaño. Si se postulara que los electrones son mucho más grandes que los núcleos, las secciones transversales y las desviaciones encontradas en el experimento de Rutherford no tendrían sentido.
La explicación estándar de los libros de texto para la inestabilidad es simplemente que en electrodinámica una partícula cargada que se mueve rápidamente en una órbita circular irradiará energía. Se podría tratar de salvar las cosas sugiriendo que las ecuaciones de Maxwell no se aplican a la escala atómica. No he visto ningún ejemplo de que esto se proponga seriamente, pero ciertamente es una posibilidad, pero fea, especialmente para la física clásica de la década de 1910 (especialmente porque arrojaría dudas sobre las interpretaciones de las observaciones, que eran implícitamente maxwellianas). Aún así, Weber tenía una teoría anterior y no muy conocida de cargas formando átomos "moleculares" que implicaba una electrodinámica ligeramente alterada.
El modelo de Bohr explicaba las líneas de emisión discretas pero aún no explicaba por qué no había inspiral; esto probablemente ayudó a las personas a dar el salto a una vista cuantificada donde solo se podían emitir algunos fotones.
Aparentemente, se pueden construir teorías en las que el electrón es un campo clásico en lugar de una partícula ( Rashkovskiy 2016 ) da un ejemplo. Decididamente, esto no es convencional hoy en día y en realidad requiere el uso de la ecuación de Dirac que proviene de la teoría cuántica, pero puedo imaginar una historia alternativa en la que la física de principios del siglo XX intentó parchear el modelo planetario mediante ondas de campo de electrones, excepto que me parece que también conduciría rápidamente al salto a la vista cuantizada.
En resumen, siempre se pueden proponer soluciones al problema de la estabilidad, pero las soluciones también deben tener sentido con el resto de la física. Eso hace que muchas soluciones de estabilidad clásicas parezcan muy incómodas.
jose h
Viajero del tiempo
sotavento
Shubham Kumar
sotavento
Viajero del tiempo
Shubham Kumar