¿Qué hace un físico de la superficie de parecerse a un nivel subatómico?

Question

En el nivel macroscópico, todos estamos muy familiarizados con el concepto de una física de la superficie.

De la wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_(topología)

En matemáticas, una superficie es una forma geométrica que se asemeja a un deformada plano. Los ejemplos más familiares surgir como límites de objetos sólidos ordinarios espacio tridimensional Euclidiano ...

El concepto de "límite de un objeto sólido" se convierte en bastante nublada, a un nivel subatómico - así que ¿alguien puede explicar cómo se podría definir una superficie física a esa escala ?

A mi entender, tal vez sería mejor si alguien podría descomprimir la situación siguiente en términos de las interacciones fundamentales:

Un martillo golpea la cabeza de un clavo y unidades en un bloque de madera.

1. En el nivel subatómico, ¿qué queremos decir con:

   • la "superficie de la cabeza del martillo" y
   • la "superficie de la cabeza del clavo"

2. En el nivel subatómico, en términos de las fuerzas fundamentales/interacciones medicamentosas:

   • cómo es exactamente el impulso transferido desde el martillo al clavo

He encontrado esta explicación que me satisfaga parcialmente - pero esa no es la imagen completa:

Las partículas subatómicas no colisionan en la misma manera como macroscópico objetos como bolas de billar: no literalmente tocar el uno al otro. En su lugar, como dos partículas subatómicas enfoque de la una de la otra que el intercambio de la fuerza de transporte de bosones (fotones, gluones, W o Z partículas) con cada uno de los otros. Esto es lo que les permite interactuar y de la dispersión de uno de los otro. ~ Elizabeth H. Simmons, Partículas Teórico, Decano y Profesor de Física en la Universidad Estatal de Michigan

Lo que estoy tratando de entender exactamente es:

• ¿Qué hacen las superficies del martillo y el clavo de la cabeza se ven como en este nivel ?

• Están bien definidos los límites, o son "nubes de partículas subatómicas" que interactúan o se intercambian en una cierta proximidad ?

Answer 1

¿Qué hacen las superficies del martillo y el clavo de la cabeza se ven como en este nivel?

Imagen STM de Hierro

En el título del post, pregunte por los detalles en el nivel subatómico, que no creo que nadie lo puede proporcionar.

Así que me he engañado un poco, y se muestra un Escaneo de Túneles Imagen de Microscopio en el nivel atómico, que puede ser en la escala de la mejor imagen que en la actualidad se pueden obtener.

Lo que me parece interesante acerca de esta imagen, es la que se corresponde exactamente con lo que podríamos esperar para ver classicaly, todo muy bien alineados y ordenados perfectamente.

Dudo que el nivel subatómico es incluso sibe para visualizar, en otras palabras, un electrón se supone que es un punto en forma de partículas, que se lleva a 720 grados de rotación para volver a su punto de partida, no tengo idea de cómo visualizar.

La imagen más cercana que puedo ofrecerte, donde los efectos cuánticos de inicio para entrar en juego, es la de abajo.

De La Ola, Como Movimientos

El concepto de movimiento ondulatorio de los electrones ha sido muy difícil de imaginar o visualizar. ¿Qué significa para una partícula que se mueva como una onda? Pero podemos visualizar. Muy recientemente, la microscopía de efecto túnel (STM) ha sido utilizada para tomar imágenes que revelan claramente esta onda como carácter. El STM mecanismo puede ser utilizado para, literalmente, recoger y colocar los átomos de metal en los acuerdos específicos sobre superficies de metal. Por ejemplo, los átomos de hierro se han organizado para formar un círculo cerrado en una superficie de cobre. Una imagen de la resultante de la estructura, a continuación, tomadas con el STM no sólo muestra el anillo de átomos de hierro, pero también visible ondas en el interior del anillo, que son consecuencia del movimiento de los electrones en movimiento dentro del anillo y que se refleja de los muros formados por los átomos de hierro. Dos de las imágenes originales tomadas en IBM de estos llamados "corrales cuánticos" se muestran a continuación.

Esta Wikipedia STM artículo explica los detalles de la STM, y de cómo se utiliza el efecto cuántico llamado efecto túnel para mostrar una imagen, no de los átomos en sí, sino de la carga eléctrica de los alrededores.

Las correcciones o aclaraciones a la instrucción anterior, serán bienvenidos.

Están bien definidos los límites, o son "nubes de partículas subatómicas" que interactúan o se intercambian en una cierta proximidad ?

En una escala subatómica, que no están bien definidos los límites, y estoy bastante seguro de que no podemos visualmente la imagen de un electrón, todo lo que podemos hacer como en las imágenes de arriba, es producir una imagen basada en los efectos indirectos de su carga eléctrica en nuestros instrumentos.

Tan lejos como la proximidad se refiere a las interacciones, usted debe leer este Solapamiento de los Orbitales post y el comentario por CuriousOne debajo de él, sobre los factores que influyen en si una interacción va a ocurrir o no.

Cómo es exactamente el impulso transferido desde el martillo al clavo?

Por exactamente el mismo método que somos capaces de caminar a través de un piso, que es la repulsión eléctrica de similar cargas negativas, como los electrones se repelen (o atraer) cada uno de los otros por el impulso de intercambio mediado por los fotones.

QED, nuestra teoría de cómo las partículas y las fuerzas que interactúan, es bien resumida por la Wikipedia.