¿Son los electrones partículas sólidas?

La mecánica cuántica nos dice que no hay partículas sólidas, es decir, partículas con una superficie dura. Hasta donde sabemos, solo hay asociaciones particulares de campos, fuerte, electrodébil y gravitacional, además de efectos cuánticos como el espín y el principio de exclusión de Pauli asociado.

Podemos hablar sobre la distribución espacial de un electrón, es decir, la probabilidad de encontrarlo en cualquier lugar y, por lo tanto, dónde se centra esa distribución, pero no se encuentra en ese punto ni en ningún otro. El Principio de Incertidumbre dice que una partícula como un electrón no puede ser confinada en un espacio más pequeño que su propia longitud de onda sin hacer que su momento sea radicalmente incierto y romper el confinamiento.

Los campos asociados con las partículas actúan entre sí de varias maneras, produciendo aceleraciones y cambiando un tipo de partícula a otra. En particular, en la materia normal, los centros de partículas se mantienen separados de varias maneras que hacen que la materia sea difícil de comprimir, y que dan como resultado partículas y agregados de partículas que rebotan en los campos de los demás. Específicamente, los átomos en los sólidos no pueden acercarse más que las longitudes de onda de sus electrones más externos.

Los sólidos son agregados de átomos a granel, donde las fuerzas electromagnéticas los confinan en moléculas o cristales o soluciones sólidas y los mantienen a distancias casi constantes. Solidez significa solo que los objetos mantienen sus formas y no pueden pasar entre sí. Los electrones acelerados pueden pasar a protones y neutrones a gran profundidad antes de ser rebotados. Así se descubrieron los quarks, en los profundos experimentos de dispersión inelástica en Stanford.

Ninguna partícula es “sólida” como una pequeña bola de billar o mármol. Todas las partículas son lo que los físicos llaman campos o puntos en un campo. Son nubes matemáticas de probabilidad.

Un electrón posicionado alrededor de un núcleo (ya no decimos órbita) a un nivel de energía particular existe en un caparazón alrededor del núcleo como una capa de cebolla. Dependiendo de la cantidad de energía que ha absorbido, salta de capa en capa a medida que gana y libera energía (fotones).

La posición real del electrón no se puede determinar con certeza solo su probabilidad de que esté en un lugar determinado en cualquier momento. Se puede imaginar que ocupa todo el caparazón alrededor del núcleo en cualquier momento en el que actúe más como una onda que una partícula, existiendo solo a través de la probabilidad matemática.

¡Solo se convierte en una “partícula” cuando queremos saber dónde está, medirla! En todo el universo hay un campo de electrones entre otros. Imagina este campo, con un juego mental, tan perfectamente flexible en 3D y un electrón es una pequeña pieza de este campo que se arrugó para formar una “partícula”.

Cuando decimos que la materia está hecha de “nada”, en realidad es cierto, el espacio vacío en toda la materia en comparación con el volumen real de “material de campo” que compone la materia es alucinantemente enorme. ¡Es solo la capacidad de los electrones de parecer estar en todas partes a la vez y su carga hace que la materia parezca dura, suave, débil, incesante, REAL! pero en realidad nosotros y todo lo que nos rodea es 99.999999999999999999%

nada inmerso en varios campos de la materia.

Como dijo Einstein una vez cuando descubrió todo esto:

“La realidad es meramente una ilusión, aunque muy persistente”.

¿Es un punto matemático sin tamaño o estructura ” sólido “? Si no, tampoco lo es un electrón, aunque tiene masa y ubicación.

¿Es una roca “sólida”? ¿Estás seguro? Está formado por una gran cantidad de electrones y quarks (que también son partículas puntuales, por lo que podemos decir) que se atraen y repelen entre sí a través del intercambio de fotones y gluones, por lo que no hay un componente fundamental de una roca que tenga tamaño o estructura Eso hace que una roca sea ligeramente diferente de una aspiradora , si miras lo suficientemente de cerca. Son las fuerzas atractivas y repulsivas entre las partículas puntuales las que le dan a la roca la “solidez” que percibes.

Todo depende de la energía de la interacción. Con mucha energía … lea todas las otras respuestas.

Entonces tienes la visión científica “moderna” de ella como una partícula puntual … pero tiene masa, el problema … es variable, cualquier interacción energética cambia la masa (recuerda, energía equivalente al cambio de masa).

Pero no toda la esperanza se pierde, si la tratas con gentileza con poca energía tienes un contendiente más sólido para “sólido”, pero ¿qué tan sólido? … ¡muy!

En la dispersión de Thomson, disparas los fotones a los electrones, y obtienes una respuesta sólida del electrón, la colisión de fotones elásticos, ¡sin pérdida de energía! ¡Cuán difícil puede ser la colisión, depende del elemento que esté golpeando, pero puede obtener energía de rango de rayos X sin preocuparse por las ondas de electrones! Use un electrón clásico no puntual con masa y carga.

Uh ¿demasiado científico ?, ¿puedo ver la acción de los electrones sólidos en mi casa? (o es peligroso?) Sí, todo el tiempo que enciende un brezo eléctrico y ve el resplandor rojo, o cualquier dispositivo que produzca calor, hay una colisión de millones de electrones, energía cinética masiva en el proceso. Sin masa de electrones esto no podría ser posible.

¡Deje el comportamiento de onda para alta energía !, hay un mundo de dispositivos eléctricos y electrónicos creados usando electrones como partículas sólidas, incluso todas las ecuaciones que rigen los dispositivos semiconductores.

Incluso la generación de rayos X podría explicarse sin recurrir a ondas de electrones, la polarización de la radiación de fondo de microondas también.

Y para las personas que creen en la partícula de un solo punto, consulte Investigadores que acaban de descubrir un nuevo estado de la materia.

¿Una partícula puntual?

Los sólidos (y líquidos, gases y plasmas) se refieren a estados atómicos / moleculares o en el caso de plasmas ionizados de la materia. Cuando hablamos de números individuales o pequeños de electrones a nivel subatómico, ya no tiene sentido pensar en ellos como colecciones masivas de materia que se comportan como una de estas clasificaciones. Un sólido es un sólido porque los átomos o moléculas vecinas se han unido.

Ahora, algo que podría interesarle es cómo interactúan los electrones con otros electrones. Se repelerán entre sí porque 1) tienen cargas eléctricas idénticas y 2) son fermiones idénticos (partes con un giro 0f múltiplos de medio entero de (Constante de Planck / 2 * pi)). Los fermiones no pueden ocupar el mismo punto en el espacio en el mismo estado cuántico (es decir, la misma energía, giro, etc.).

Todas las partículas tienen onda como la naturaleza, esto se denomina dualidad de partículas de onda. Entonces la pregunta es “¿Son los electrones partículas sólidas?” Sí, los electrones son partículas sólidas cuando no están en movimiento y tienen una masa invariable de aproximadamente 9.109 X 10 ^ -31 kilogramos. Pero cuando un electrón está en movimiento se comporta como una onda.

La longitud de onda de cualquier partícula puede determinarse mediante la fórmula de onda de De Broglie.

λ = h / mv

Aquí λ = es la longitud de onda

h = es la constante de planck 6.63 × 10−34 J⋅s

m = es la masa de partícula

v = es la velocidad de la partícula.

La fórmula de De Broglie se confirma mediante experimentos de difracción de electrones, por lo que el electrón es una partícula sólida en reposo, pero cuando está en movimiento se comporta como una onda.

El sólido es una propiedad de las moléculas, los electrones alrededor de una molécula repelen los electrones de otra molécula, con los protones positivos en el núcleo cancelando la repulsión de los electrones entre sí, hay que acercar la molécula para que el electrón esté más cerca entre sí que a la distancia del protón al electrón, los átomos son tan pequeños que este efecto ocurre en una distancia tan pequeña que se percibe como una barrera sólida instantánea. Los electrones por sí mismos se repelen entre sí con una fuerza de 1 / r ^ 2 y, en lugar de ser rechazados, se sienten atraídos por un protón. Podemos hablar de regiones que ocupan partículas subatómicas o el volumen de una de las fuerzas de una partícula subatómica excede un valor particular. Pero los electrones no son una pequeña bola sólida, para que algo se comporte así tendría que estar hecho de moléculas.

Lo que más se me ocurre es que una estrella de neutrones es sólida, es casi tan sólida como parece. Un electrón es una partícula fundamental, su masa es muy baja y es muy pequeña. Hasta donde sabemos no se puede dividir. No me referiría a él como sólido, sino como una cuerda vibrante. Su apariencia como un objeto tridimensional es probablemente una ilusión. Tome una cuerda de saltar y estírela bien, tiene una línea, que si desconta el diámetro de la cuerda es un objeto de 2 dimensiones. Ahora gírelo y si lo hace lo suficientemente rápido, tiene la apariencia de ser tridimensional. Con toda probabilidad, así es como se ve un electrón, aunque nadie lo sabe realmente.

No como todas las otras partículas elementales, los electrones también son partículas puntuales. Esto es requerido por la teoría especial de la relatividad que a su vez es una parte integral del campo cuántico relativista que describe un electrón – Electrodinámica cuántica.

en la escala de partículas atómicas “tamaño, borde, posición NO tiene los significados de sentido común que imaginamos en nuestro mundo macroscópico

recuerde que hay más de 10 con 24 ceros de “partículas” en nuestro cuerpo solo.

las reglas de la mecánica cuántica parecen aplicarse

Si bien podemos estimar las dimensiones APROXIMADAS de un átomo, ningún experimento ha definido el “borde” de un electrón. es un punto? tamaño cero? ¿Está en un límite cuántico? qué significa “borde” / tiene la propiedad de masa y carga y algo que llamamos “girar”, que NO gira como un trompo, sino un efecto magnético.

La física es Phunny!

SOLO una licenciatura en física y lo que leo y escucho en programas de ciencias. Entonces, ¿qué sé yo?

La pregunta realmente no tiene sentido para mí, lo siento. Si quiere decir, ¿puede incrustar algo más en un electrón o algo puede penetrarlo, hasta donde sabemos, no.

Verá algunas respuestas que dicen que es un punto. No sabemos qué es, aparte de que es extremadamente pequeño. Verá algunas respuestas que dicen que es una excitación de un campo. Esa es la suposición de una teoría matemática. La respuesta corta es que no sabemos qué es un electrón, pero podemos decir si es un punto o no. Mi preferencia es, no lo es, pero no lo sé. Si no es así, tendrá un radio. Sin embargo, no puede tener una superficie ubicada en ese radio porque eso violaría el Principio de Incertidumbre, al tener una posición de salida y en ese punto, un momento exacto (cero). Entonces, si tiene tamaño, ese tamaño será una distribución difusa de algo.

Si crees que es sólido depende de lo que quieras decir con sólido.

Al ser la partícula cargada más pequeña, puede acelerarse más cerca de la velocidad de la luz que otras y algunas propiedades de onda (difracción) comienzan a aparecer, pero en condiciones estándar los electrones tienen masa como cualquier otra partícula.

Me gustaría agregar un comentario sobre la respuesta de Jess Brewer de que los electrones son puntos como ‘partículas’. Al decir que los electrones son puntos similares, nos estamos refiriendo a un ‘modelo’ de ellos, a una teoría particular que los trata de esta manera. No debemos confundir la cosa con el modelo matemático de la misma. Por lo tanto, los electrones generalmente se * tratan * como entidades puntuales, pero en realidad lo que no sabe cuáles son, de nuestras teorías aceptadas. Entonces, la respuesta correcta a la pregunta planteada es: no lo sabemos. Todo lo que sabemos es sobre una descripción matemática de algo que aceptamos para un electrón.

Soy un estudiante. Entonces no puedo dar una respuesta correcta.

Pero creo que llamamos algo sólido, sus átomos están fuertemente unidos entre sí por átomos que no son líquidos o aire. Pero los electrones se mueven libremente en el átomo, y no están unidos entre sí. Por lo tanto, no podemos decir la aparición de electrones hasta que los observemos correctamente.

Aquí se puede encontrar una buena introducción a la noción de una partícula puntual: Fermilab Hoy me refiero al concepto de partícula puntual ya que no existe una definición rigurosa de lo que se entiende por partícula “sólida”, que es una propiedad de los objetos macroscópicos solamente.