¿Es un electrón una partícula o una onda (excitación en campo eléctrico) y, por lo tanto, cuál es exactamente el estado de un átomo?

Es mejor, debido a la dualidad onda-partícula, considerar los electrones como ondas y partículas. Una onda no se conoce exactamente como una excitación de un campo eléctrico (en QFT, se cree que las partículas son excitaciones de campos) y es un poco engañoso. A veces, pienso en los electrones como partículas cuando es conveniente o cuando lo tratamos como partículas en un experimento. Otra vez, puedes entender conceptualmente cuando estamos buscando en un régimen clásico o no, examinando las escalas de dimensión.

Lo que podemos decir es que todas nuestras observaciones de átomos son correctas. Las interpretaciones son complicadas porque tenemos que tener cuidado con los electrones. Hay un núcleo cargado positivamente que contiene protones y neutrones fuertemente unidos por la fuerza fuerte. Los electrones no se consideran (como Bohr había pensado inicialmente) como partículas que orbitan el núcleo en órbitas estrechamente unidas.

El pensamiento convencional implica nubes de electrones . Están las arpas s harp, pincincl, d iffuse y f nodamental. Los electrones son nubes que ocupan todo este orbital, pero inferimos estas formas a partir de la amplitud de la partícula. Sabemos, dada la función de onda de los electrones en un átomo, la probabilidad de que encontremos electrones en radios específicos del núcleo. Lo que no sabemos (afaik) es por qué se puede encontrar un electrón en [math] r_1 [/ math] y [math] r_3 [/ math] pero no en [math] r_2 [/ math] ([math] r_1 <r_2 <r_3 [/ matemáticas]). Vea ¿Cómo se ven realmente los átomos? para una buena visualización de cómo vemos las formas orbitales, pero nunca confinamos la nube de electrones dentro del límite. Pase lo que pase, siempre (desde la mecánica cuántica) normalizamos nuestras funciones de onda de manera que

[matemáticas] 1 = \ int_ \ text {todo el espacio} \ text {d} ^ 3r \ | \ psi (r) | ^ 2 [/ matemáticas]

Por lo tanto, siempre hay una probabilidad finita, pero potencialmente infinitesimalmente pequeña, de encontrar el electrón a 3 metros del átomo.

No coincide con nuestro concepto común de onda o partícula.

Un libro titulado The Strange Story of the Quantum (Hoffmann, 1963) trata en detalle. Explica por qué se llegó a esta extraña visión, mejor que cualquier libro moderno que conozca.