¿Pueden existir estados de Rydberg dentro de la mayor parte de un metal?

Soy consciente de que los electrones de la capa exterior de los átomos de rubidio en una red óptica pueden excitarse hasta los niveles de Rydberg, en los que los electrones orbitan mucho más allá de los átomos a los que están unidos. ¿Es esto algo que también puede suceder dentro de la mayor parte de un metal?

Si esto no es algo que se haya examinado experimentalmente, suponga que hay uno o más mecanismos sencillos que podrían proporcionar la excitación necesaria, por ejemplo, emisores alfa o beta naturales.

Si los niveles de Rydberg dentro de la mayor parte de un metal no son posibles, ¿por qué es así? Si son posibles, ¿cómo se vería afectada la densidad de carga de los electrones? En el caso que no es Rydberg, entiendo que la densidad de electrones d será bastante baja en las regiones intersticiales. ¿Cambiaría esto en el caso Rydberg? ¿Cuánto duraría el estado excitado? ¿Cómo influiría el efecto del bloqueo? ¿Puede recomendar un enfoque adecuado para modelar la densidad de carga?

(Parece que un documento de 1996 hizo algunos cálculos que son relevantes aquí, que echaré un vistazo. Todavía estoy interesado en cualquier información que la gente pueda proporcionar).

No puedo asegurarlo, pero me parece muy poco probable. La vida útil de los estados de Rydberg debería ser muy corta. Además, los metales normales son muy calientes en comparación con el experimento ultrafrío que mencionas. El comportamiento térmico debería reducir aún más la vida útil de los estados excitados.
@KevinDriscoll: Pensamiento interesante. Mis ideas improvisadas: (1) la energía cinética de los átomos de metal es << eV, mientras que la estructura electrónica requiere energía del orden de eV para perturbarse. (2) Las temperaturas más altas deberían aumentar en lugar de disminuir la probabilidad de perturbación.
@KevinDriscoll, algunos estados de Rydberg tienen una vida útil de casi 1 ms, que es bastante larga considerando las escalas de tiempo relevantes. Esta es exactamente la razón por la que se utilizan en la investigación de, por ejemplo, computadoras cuánticas.
@Erik: Supongo que la vida útil de 1 ms es para átomos libres. En la materia condensada, tales estados serían interrumpidos casi instantáneamente por las colisiones.
@BenCrowell sí, probablemente tengas razón, ¡disculpa mi error!
una pregunta relacionada sobre pseudociencia con afirmaciones que la vinculan a los estados de Rydberg en materia condensada: physics.stackexchange.com/questions/43960/…
@BenCrowell: no estás sacando a nadie. Reconozco libremente que esto está relacionado con la fusión fría. Todas mis preguntas están relacionadas con la fusión fría. Pero creo que te estás perdiendo la física interesante, fuera de ese contexto, que es lo que es relevante para este sitio. (Interesante, al menos, para los aficionados que todavía están aprendiendo sobre estas cosas).
@BenCrowell: Como ayuda para cualquier persona que pueda estar confundida sobre ese punto, estoy agregando una nota a mi perfil a tal efecto. Siéntete libre de señalarlo a la gente.
Hay tal cosa (gorda) en un sólido aislante como un excitón de Frenkel, que es un análogo de agujero de electrón de un átomo de Rydberg. Pero esto difícilmente se aplica a los metales...
Vaya, el otro tipo, el excitón de Wannie-Mott, que es como Rydberg. Perdón por la confusión en mi comentario anterior.

Respuestas (2)

Algunas ideas rápidas, pero espero que sean útiles:

El análogo directo de los estados de Rydberg sería simplemente excitar un electrón a una banda de muy alta energía. No creo que esto haga nada terriblemente interesante, aparte de decaer rápidamente. Hay demasiados canales de descomposición. Tenga en cuenta que los electrones están deslocalizados en un metal, por lo que no tiene sentido que uno obtenga un "átomo grande" de electrones de tan alta energía. Creo lo contrario, tal electrón se vería esencialmente libre y muy "pequeño" debido a su corta longitud de onda.

Un mejor análogo de un estado de Rydberg (y tal vez esto es lo que tiene en mente), podría ser un sitio donante en la brecha de un semiconductor. Esta sería una impureza cargada positivamente en la red. Si el material es correcto, alberga estados similares al hidrógeno (si no recuerdo mal, necesita una masa efectiva pequeña). Estos estados se encuentran en la brecha, por lo que no hay deslocalización como en las bandas electrónicas. En la aproximación más ingenua (que es todo lo que sé), obtienes precisamente la serie de Rydberg, pero con una masa y una constante dieléctrica diferentes, de modo que tus órbitas son muy grandes y tu "Rydberg" es muy pequeño.

En gran parte equivalente es un excitón de Wannier, que es un estado unido de electrón y hueco de la misma manera.

Realmente no he visto nada sobre estados altamente excitados de estas cosas, pero eso podría ser ignorancia de mi parte. Una vez más, es difícil imaginar que la vida útil sería larga, pero los excitones en sí mismos pueden tener una vida útil sorprendentemente larga, de hasta un milisegundo.

Estaba pensando en el sitio donante en el caso de los semiconductores, lo cual es interesante. Acerca de la deslocalización de los electrones: creo que esto solo es válido para los electrones más débilmente unidos. A menos que me equivoque, la mayoría de los electrones todavía están bastante localizados alrededor de los sitios de la red.

Supongo que la pregunta se remonta de alguna manera a las afirmaciones de Leif Holmlid de haber descubierto "materia Rydberg" y "deuterio ultradenso" en el laboratorio.

¿Pueden existir estados de Rydberg dentro de la mayor parte de un metal?

La respuesta es no, por razones sencillas. Por ejemplo, los estados de Rydberg en hidrógeno monoatómico solo pueden existir a bajas densidades. Esto es simplemente porque el radio de estado norte va como norte 2 . No hay suficiente espacio para arbitrariamente alto norte estados de existir, y serían interrumpidos por colisiones, cuya sección transversal es como norte 4 . En el espectro de absorción del sol, por ejemplo, hay un corte en el norte valores que se observan, debido a que la densidad del gas es bastante alta. Es por eso que no hay forma de que los veamos en materia condensada.

Holmlid es un chiflado que insiste mucho en impulsar sus afirmaciones. Por ejemplo, trató de promocionarse a sí mismo en un artículo de Wikipedia, " asunto Rydberg ", escribiendo él mismo el artículo y citando sus propios artículos extensamente. Aunque ha logrado que sus artículos se publiquen en revistas, una búsqueda bibliográfica mostró que de 2154 referencias a sus artículos (presumiblemente no todas sobre el tema de Rydberg), 1863 eran autocitas. El poco reconocimiento que su trabajo ha recibido de otros parece haber sido principalmente de los chiflados de la fusión en frío, como Hora y Miley, con quienes es coautor de artículos.

Sin conexión intencional con el trabajo de Holmlid: mi referencia es principalmente la serie de experimentos con átomos de rubidio en la línea del artículo de phys.org. Pero tus comentarios son útiles.
¿Pueden existir estados de Rydberg dentro de la mayor parte de un metal?
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