Cuando un electrón orbita alrededor de un átomo, ¿el núcleo hace que el electrón se hinche debido a las fuerzas de marea?

¿Cuál sería ese bulto ? Ningún experimento ha demostrado que los electrones tengan alguna estructura. Por lo que sabemos, los electrones son partículas puntuales. ¿Cómo se estira un punto?

La carga positiva en un núcleo actúa sobre la carga electrónica negativa. Incluso si resulta que los electrones tienen una estructura y un tamaño distinto de cero, la fuerza eléctrica que actúa sobre un electrón no necesariamente actuaría diferencialmente de un lado de un electrón al otro como lo haría un campo gravitatorio newtoniano en un objeto con una distribución de masa .

Lo mejor que podemos hacer con esta pregunta en este momento es notar que ninguna de las estructuras finas en los espectros atómicos se ha asociado con el alargamiento de un electrón. Si existe tal efecto, sería increíblemente pequeño, y la mecánica cuántica podría incluso hacer que sea imposible de detectar.

Hay algo que hice una vez con los estudiantes de secundaria que se relaciona vagamente con su pregunta, pero involucró una distribución de carga eléctrica que no se sabía.

Obtuvimos nuestro generador electrostático Van de Graaff de hasta aproximadamente 300,000 voltios y enviamos pompas de jabón hacia él mientras tomábamos fotos con una cámara de velocidad moderadamente alta. Tenemos algunas fotos de pompas de jabón alargadas. Aquí modelamos la espagificación de la materia a medida que se acerca a un agujero negro. En este caso, las fuerzas eléctricas actuaron con diferentes fuerzas de un extremo de una burbuja a otro. Sin embargo, no creo que esto suceda de ninguna manera que importe con electrones individuales.

La atracción entre un electrón y un protón de la electricidad es aproximadamente [matemática] 10 ^ {- 38} / distancia ^ 2 [/ matemática] mientras que la atracción de la gravedad es aproximadamente [matemática] 10 ^ {- 64} / distancia ^ 2. [/ math] Esto es bastante fácil de confirmar a partir de fórmulas básicas disponibles en física de la escuela secundaria o Wikipedia. El resultado: la gravedad es más débil que la electricidad en un factor de 100,000,000,000,000,000,000,000,000. ¡Podemos concluir con seguridad que las fuerzas gravitacionales no crean fuerzas de marea a escalas atómicas! Juego terminado, ¡salud!

Se sabe físicamente que el electrón se está moviendo en su propia órbita definida, con su momento angural orbital cuantificado, la fuerza eléctrica es demasiado pequeña y también la fuerza gravitacional es aún más débil, pero de hecho existe la llamada interacción hiperfina entre el momento angular del núcleo y el momento angular del átomo (debido a los últimos electrones en la última órbita), la interacción hiperfina momento angular F = J + L, donde J es el momento angular del núcleo y L es el momento angular del átomo Este tipo de interacción hace que el átomo sea principalmente como una forma elíptica.

La analogía entre los sistemas planetarios y los sistemas atómicos es particularmente tensa en esta situación. Sin embargo, es cierto que el núcleo interactúa con la nube de electrones e incluso puede influir en su forma. Y el momento angular del electrón en particular se acopla con la función de onda nucleónica. Sin embargo, la interacción principal entre sistemas cargados eléctricamente, después de las interacciones monopolares, es una interacción dipolo-dipolo, mientras que estas interacciones están ausentes de las interacciones gravitacionales. Las fuerzas de marea son en realidad interacciones cuadrupolo, que ciertamente están presentes en los sistemas electromagnéticos, pero no serán la interacción dominante.

Hasta donde sabemos, el electrón tiene forma de punto y, por lo tanto, no tiene extensión espacial y, por lo tanto, no tiene la capacidad de deformarse así, así que no, no lo tiene.

Además, “orbitar” el núcleo es una forma sombría y mecánica pre-cuántica de verlo. Si usaste el término para describir el comportamiento general del electrón alrededor del núcleo, entonces está bien, pero si estás imaginando un pequeño sistema solar, entonces tu imagen es demasiado clásica e incorrecta.

Primero verificaría los supuestos subyacentes a esta pregunta.

(1) ¿Existen partículas dentro de un átomo, o si el átomo es solo una partícula grande?

(2) Sabemos que el electrón es una partícula fuera del átomo, pero ¿existe el electrón en la misma forma dentro de un átomo?

(3) ¿Hay “órbitas” dentro de un átomo, o son ciertos niveles de energía?