¿Hay alguna materia realmente sólida, donde no hay espacio vacío en el interior?

En física clásica, sí. En física cuántica, no, nunca hay un espacio verdaderamente vacío. La función de onda de un electrón se extiende hasta el infinito. Eso significa que una medición de la posición del electrón podría mostrar que está en cualquier lugar , aunque la probabilidad de que esté lejos del lugar donde la observó por última vez se vuelve extremadamente pequeña.

Cuando las personas dicen que la mayor parte de un átomo es un espacio vacío, están hablando de manera clásica. En un átomo real, considerando la física cuántica, el interior (la región en radio menor que la órbita clásica del electrón más externo) está lleno de función de onda.

Aunque a menudo se considera que el electrón es una partícula “puntual”, eso no significa que ocupe un volumen cero. En física cuántica, “partícula puntual” tiene un significado específico que describe la forma en que se extiende la función de onda. Esta función de onda extendida es lo que hace imposible colocar otro electrón (con la misma orientación de giro) en el mismo orbital. No hay espacio.

Y sin embargo, un tipo diferente de partícula, como un muón o un protón, puede ocupar el mismo espacio que un electrón. No existe un principio de “exclusión” para diferentes tipos de partículas. En ese sentido, ¡a veces parece que el electrón no ocupa espacio!

Estos son algunos de los conceptos de la física cuántica que hacen que el campo sea tan fascinante y tan difícil de entender.

(Creo que esto es lo que querías decir. Si no, ignora las ediciones 😉)

El “espacio vacío” es un concepto complicado a nivel cuántico. En cualquier sólido, los volúmenes nucleares son una fracción muy pequeña del volumen total. Pero eso no significa que el resto del espacio esté vacío. Los electrones “llenan” ese espacio. Pero debes recordar que los electrones no son esferas diminutas. Los átomos no son nada como esto:

Los electrones son sus funciones de distribución de probabilidad. (Hay muchos intentos de interpretarlos como algo más fácil de entender. Ninguno hasta ahora ha resultado útil). Las densidades de probabilidad están más concentradas en algunas partes de un sólido, como los fuertes enlaces covalentes entre los átomos de carbono en un cristal de diamante. Pero las densidades realmente no llegan a cero en ninguna parte. En los metales, los electrones están distribuidos de manera más uniforme en los espacios entre los núcleos, por lo que el espacio está “menos” “vacío”.

Entonces, ¿hay algún espacio vacío a nivel atómico? No conozco ningún trabajo de estado sólido que utilice el concepto de “espacio vacío”. Lo más cercano es comparar los volúmenes atómicos e iónicos nominales con los volúmenes celulares unitarios. Recuerdo los intentos de usar las relaciones como predictores / descriptores de enlaces metálicos / iónicos / covalentes dentro de los sólidos.

En mi experiencia, las personas que trabajan seriamente en las propiedades de los sólidos usan conceptos desarrollados con mecánica cuántica en lugar de conceptos clásicos como “espacio vacío”.

El espacio vacío es una ilusión.

La materia sólida es una cantidad clásica y la física clásica no es apropiada para abordar un concepto del mundo cuántico.


Toma un electrón.

El principio de incertidumbre de Heisenberg nos mostró que no hay nada como la posición absoluta de un electrón, su función de onda dice que un electrón tiene una probabilidad de infinito y se puede encontrar en cualquier lugar.

Significa que puede existir en cualquier parte del universo. Aunque la probabilidad es baja, pero ocurre.

Las fluctuaciones cuánticas llenan todo el espacio con nuevas partículas y antipartículas que nacen y se aniquilan cada nanosegundo.

Las fluctuaciones cuánticas / de vacío son pequeñas perturbaciones en el nivel de energía de un vacío.

Hay ideas que dicen que las naves espaciales modernas podrían usar estas pequeñas fluctuaciones de energía para largos viajes intergalácticos.

Seguramente es un concepto muy clarividente, pero una cosa está clara,

Lo que ves como vacío no es realmente vacío.

Saludos

Sharmaji