¿Por qué no se destruyen los átomos cuando se caen?

Question

Hice el siguiente experimento mental: dejar Caer un anillo de oro en una mesa de madera. Se cae, se golpea la mesa, rebota, golpea de nuevo con menos velocidad y así sucesivamente hasta que, finalmente, descansa.

Ahora considere un átomo de oro en el interior del anillo. Por supuesto va a ser acelerado y no hay ningún problema con el núcleo y la cáscara de tener una masa enorme diferencia como la aceleración de la gravedad es independiente de la masa.

Se supone que es un átomo de carbono que es golpeado cuando el anillo golpea la mesa. Esto es razonable, ya que hay una gran cantidad de átomos de carbono en la madera.

Ahora la única fuerza que puede detener nuestro anillo es la fuerza electromagnética, ya que sólo tenemos cuatro fuerzas, no es anti-gravedad y el débil y el fuerte de la fuerza no se extienden a la carcasa exterior. A partir de la geometría de los dos átomos de la shell interactúa con los otros shell primera.

El átomo de oro es mucho más pesado que el átomo de carbono por lo que el átomo de carbono se empiezan a moverse y a su vez mover otros átomos, que distribuye la fuerza para la fuerza de venta libre comienza a aumentar y en el fin de equilibrar las fuerzas que trae el oro átomo se detuvo y, a continuación, incluso empuja hacia atrás para que el anillo se recupera. Las reglas se rigen por la ley de Hooke, la mesa actúa como un resorte.

Pero el átomo no es una esfera sólida, es como un sistema solar con toda la masa centra en el centro. Y aquí estoy, no la comprensión de cómo realmente funciona.

Si la fuerza electromagnética es dejar que el átomo sólo puede actuar en el shell de primera (debido a la velocidad de la luz finita) y, por tanto, el núcleo es simplemente seguir su trayectoria debido a la ley de la inercia. Es así de repente empujado fuera del centro del átomo y aunque ignoro que ahora uno de los lados de la concha está tirando más difícil en el núcleo de la otra, el enorme diferencia en la masa debe llevar a que el núcleo de trituración a través de las conchas de varios átomos.

Es como tratar de detener un Mercedes empujando contra la estrella montado en el capó.

Entonces, ¿qué está impidiendo que el átomo de ser destruido? Cómo es la fuerza que detiene el shell puesto realmente en el núcleo, porque, obviamente, el anillo no tomar ningún daño al caer.

Answer 1

La correspondiente intuición aquí es que los pequeños objetos operan en escalas de tiempo más rápido. Usted podría no ser capaz de detener un Mercedes pulsando en la estrella al instante, pero por supuesto que si poco a poco empuje en él durante un par de siglos.

En el caso de un átomo, las correspondientes escalas de tiempo está dada por la relación de de Broglie $E = \hbar \omega$, por lo que $$t \sim \frac{1}{\omega} \sim \frac{\hbar}{E} \sim \frac{10^{-34} \, \text{J s}}{1 \, \text{eV}} \sim 10^{-15} \, \text{s}.$$ Si un impacto tarda unos milisegundos, a continuación, en un cuadro clásico, durante la colisión de los electrones puede ir alrededor del núcleo de un billón de veces. En nuestro sistema solar, el equivalente a la escala de tiempo para el Sol y la Tierra sería de un billón de años.

La misma intuición tiene en el quantum caso. El choque no es repentina en todo, y no hay razón para que el impulso no puede transferirse gradualmente desde el electrón al núcleo. De hecho, tanto la clásica y cuántica de los casos, esta intuición puede ser formalizada por el teorema adiabático, cuyas condiciones son satisfechas muy bien aquí.