Klasyczny przeskok kwantowy

 Niestety nie potrafię wkleić rysunku tam gdzie chce.

Dalej nie ma chętnych do dyskusji więc pofilozofuje sobie o elektronie i spróbuje wymyślić jak mogą wyglądać przeskoki kwantowe i towarzyszące im widma w tak zwanym klasycznym rozumowaniu.

Co jest pewne w sprawie elektronu:

-w stanie wolnym można powiedzieć że jest punktem. W zderzeniach traktowanych klasycznie elektron zachowuje się jak kulka o promieniu 2,8 x 10-15 m.. Doświadczenia z pułapkowaniem elektronów w polu magnetycznym wykazały, że promień elektronu jest mniejszy niż 10−22 m (dane z Wikipedii do moich rozważań wystarczy)

-gdy szukamy go na powłokach atomów które są rzędu 10-10 są one wielu miejscach naraz. To że są one wielu miejscach naraz pokazało wiele eksperymentów ale mnie interesuje czy ktoś zaobserwował miejsce na powłoce gdzie elektronu nie było. Chodzi mi o sytuacje gdzie elektron jest za chwile go nie ma i za chwile znów jest i za chwile znów go nie ma itd. We wszystkich materiałach jakie udało mi się znaleźć nikt nie myślał o tym w ten sposób.

Z tego co mi wiadomo nie ma dowodów na możliwość bycia materii w dwóch miejscach naraz. Wszystkie tego typu teorie pozostają nadal jedynie teoriami.

Więc wytłumaczeniem może być elastyczność elektronu. Rozciąga się on na całą powłokę przez co jeden elektron może być wszędzie na powłoce jednocześnie. Jak mi wytłumaczono nie ma w tym żadnych kontrowersji gdyż obecnie w ten sposób określa się elektron na powłoce. Jednak Fizycy zapomnieli że jedna odpowiedź budzi kilka nowych pytań. Jak w takim modelu ma wyglądać ruch orbitalny, moment pędu czy chociażby spin. Model taki jest sprzeczny z fundamentami mechaniki kwantowej. Znów powstaje pytanie czemu elektron nie spada na proton i czemu miałby się rozciągać? Było by łatwo to wytłumaczyć gdyby na powierzchni jądra istniała siła mogąca odpychać ładunek ujemny. Taka siła zapewne przyciągał by ładunki dodatnie. Głównym podejrzanym jest oczywiście oddziaływanie silne.

Zastanówmy się jakby taki elektron mógł wyglądać na powłoce wodoru. Są dwie możliwości

 rys1 i rys 2

Albo elektron jest nieograniczenie elastyczny lub przyjmuje nieznany nam obecnie byt i rozkłada się równo na całej powłoce lub posiada on jakąś siłę która w stanie wolnym go skurcza natomiast na powłoce ogranicza jego elastyczność co powoduje że jego natężenie, grubość jest największa w środku i maleje wraz z odległością od środka. Zapewne w takim przypadku po przeciwnej stronie od środka elektron odpycha sam siebie i pewnie go tam nie ma. W moich rozważaniach będę brał pod uwagę jedynie tą drugą opcje.

Należy zauważyć że kształt przekroju takiego elektronu przez środek będzie symetryczny do osi środka. Dla ułatwienia rozważań, obliczeń wielu przypadkach można uśrednić oddziaływanie i potraktować jądro jak i elektron jako punkty.

  rys3

Myślę że nie będzie znów kontrowersji jeżeli założę oddziaływania magnetyczne dosłownie jako linie i zastanowię się na konsekwencjami takiego myślenia.

Najważniejszą konsekwencją jest to że siła z jaką będą się przyciągać obiekty zależy nie tylko od odległości ale również od ilości linii które oddziałują między obiektami. Ponieważ linie przyciągania magnetycznego maja tą cechę że potrafią się przyciągać przejdę na chwile do grawitacji. W moich rozważaniach zakładam że linie przyciągania grawitacyjnego działają na tych samych zasadach jak magnetyczne z jednym wyjątkiem. Linie grawitacyjne się nie zakrzywiają i nie przyciągają się nawzajem działają jedynie na obiekt który ma masę. Są przypadki szczególne gdzie linie grawitacji zachowują się inaczej ale nie będę tych przypadków rozpatrywał. Jeżeli grawitacja rozchodzi się w liniach prostych to przy wyliczaniu oddziaływania grawitacyjnego między dwoma atomami oprócz odległości musimy też znać położenie względem linii przyciągania.

  rys4

Na rysunku dla uproszczenia założyłem że cząstka masy ma tylko dwie osie przyciągania. Mimo że na rysunku odległość obu cząstek jest taka sama to w pierwszym przypadku nie oddziałują one na siebie, w drugim oddziałują tylko jedną linią grawitacyjną w trzecim oddziałują dwoma liniami grawitacyjnymi.

Wróćmy jednak do oddziaływań magnetycznych. Linie przyciągania zachowują się całkiem inaczej. Oddziałują one nie tylko na obiekty ale też na inne linie magnetyczne. Kiedy taka linia spotka się z obiektem lub inną linią naładowaną przeciwnie chwyta ją i od tej pory będzie się naginać i podążać za ofiarą aż ofiara nie oddali się na tyle daleko żeby zerwać chwyt.

 rys 5

Dlaczego siła grawitacji jest dużo słabsza od magnetycznej? Może dlatego że na poziomie atomowym maksymalna siła przyciągania jest spowodowana maksymalnie dwoma liniami przyciągania i to pod warunkiem że obiekty poruszają się wzdłuż tych linii co zapewne jest rzadkim zjawiskiem. Natomiast przy przyciąganiu magnetycznym im bliżej tym więcej linii chwyta się zwiększając silę przyciągania.

Wiemy że w jądrze atomu znajdują się zarówno siły dodatnie jak i ujemne a więc spróbujmy je przedstawić jako linie przyciągania. Dla uproszczenia wyprostowałem zarówno rozciągnięty elektron jak i obwód protonu.

 rys 6 i rys7

Elektron będzie zapewne przyciągany przez linie dodatnią i odpychany przez ujemną

Linie przyciągania ujemnego będą leżeć idealnie pomiędzy dwoma liniami przyciągania dodatniego i będzie się łączyć raz z jedną raz z drugą. Będzie to powodować falowanie elektronu na powłoce.

Zastanówmy się teraz nad stabilnością elektronu na powłoce.

 rys8

Ponieważ siła ujemna ma inne natężenie w zależności od odległości od siły dodatniej elektron znajduje równowagę w punkcie gdzie te siły się równoważą. Kiedy przybliży się on do jądra działa na niego coraz silniejsza siła ujemna, Oddali się on od jądra działa na niego przez pewien czas coraz silniejsza siła dodatnia.

Przeanalizujmy teraz co się dzieje gdy elektron zbliża się do protonu. Na chwile zapomnimy o siłach ujemnych w protonie. Załóżmy też elektron i proton jako punkty w przestrzeni 2D z których wychodzą linie przyciągania magnetycznego. Jeżeli mam racje gdy odległość jest znaczna przyciągają się jedynie jedną linią zgodnie z prawem Coulomba Jednak przy przekroczeniu pewnego r powinien nastąpić chwyt następnych linii przyciągania a za chwile następne zgodnie z serią Balmera. Każdy taki chwyt zwiększa siłę przyciągania.

 rys 9

Być może siła odpychania działa w tych samych miejscach neutralizując trochę ten efekt.

Co się stanie kiedy w jakiś sposób odepchniemy elektron od jądra. Zapewne wraz ze wzrostem odległości przez jakiś czas siła przyciągania będzie się zwiększać aż nastąpi zerwanie kolejnych linii przyciągania spowoduje to powstanie punktów metastabilnych.

 rys 10

Następnym moim założeniem jest to że atom w polu magnetycznym staje się ukierunkowanym dipolem. Dzieje się tak na przykład w wiązaniach Van Der Waalsa czy też w doświadczenie Sterna-Gerlacha.

rys 11

Jednak co się stanie z powłoką gdy zadziałamy na nią polem magnetycznym. Spróbuje to zilustrować na atomie helu.

 rys 12

Co się dzieje z elektronem na powłoce kiedy go odepniemy lub przyciągniemy. Żeby ułatwić wizualizacje rozciągłe elektron na prostą linie.

 rys 13

Kiedy przyciągamy elektron do jądra jego rozmiar d maleje jednak liczba linii przyciągania jest ta sama i liczba maximów jak i minimów jest taka sama. Gdy się oddala zwiększa jedynie swoją wielkość a nie kształt. Liczba maksimów i minimów zmniejsza się dopiero gdy puszczą linie przyciągania.

Zobacz galerię zdjęć: