He estudiado en mi curso de Física que uno de los inconvenientes del modelo atómico de Rutherford era que cuando un electrón gira alrededor del núcleo, experimenta una aceleración y, por lo tanto, debería irradiar energía y, en consecuencia, caer en el núcleo.
De manera similar, cuando una partícula cargada se proyecta en el plano perpendicular a un campo magnético uniforme, ejecuta un movimiento circular uniforme con radio .
Mi pregunta es ¿por qué la partícula cargada no irradia energía aquí? Incluso en este caso, la partícula cargada está acelerando, tal como lo estaba en el modelo del átomo de Rutherford. Entonces, ¿no debería disminuir el radio también en este caso?
Una partícula cargada que circula en un campo magnético irradia energía y se llama radiación de sincrotrón. Todos los aceleradores de partículas circulares tienen pérdidas de energía debido a esta radiación.
Solo agrego que existe incluso una fuente natural (no artificial) de radiación de sincrotrón : la Nebulosa del Cangrejo (remanente de supernova observado en 1054). La razón por la que lo vemos (incluso en telescopios pequeños) es bastante diferente de otras fuentes celestes (donde observamos la luz de estrellas calientes o discos de acreción o gas excitado).
Esta es una muy buena pregunta y me desconcertó durante muchos años.
La física se compone de muchas teorías diferentes y, a medida que avanza la historia, los físicos las han perfeccionado o creado otras nuevas. Mi ejemplo favorito es la teoría de la gravedad de Newton, que es excelente para explicar la gravedad en la mayoría de las aplicaciones; sin embargo, los de Einstein son mucho más precisos y una explicación más completa.
Los electrones que orbitan alrededor de un núcleo es cierto para la electrodinámica. La pregunta que está planteando fue un gran problema (como mencionó anteriormente) durante muchos años. Fue una gran razón por la que la gente pensó que la teoría E&M no estaba completa.
La razón por la que no irradia se explica por la mecánica cuántica. En QM las partículas son ondas y partículas. El electrón es una función ondulada. La función de onda que rodea a un potencial central tendrá estados ligados. Estos estados unidos NO SE MUEVE; la función de onda no cambiará cuando esté en un estado ligado. Debido a que los estados ligados no se mueven, el campo eléctrico del electrón no se mueve, por lo que no se irradia nada. Este es un concepto sutil y muy dulce.
Nota al margen: un potencial central es algo que solo tiene dependencia radial, y es el tipo de potencial que genera un núcleo.
Kitchi
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