Los electrones forman orbitales / nubes de probabilidad cuando están unidos a un átomo. ¿Qué se forman cuando no están unidos a un átomo? ¿Son solo una partícula que se mueve en una dirección? ¿O se mueven al azar a través del espacio?

La noción de una trayectoria está mal definida en la mecánica cuántica. Recuerdo un libro cuántico que aconsejaba comprobar siempre su intuición clásica en la puerta de la mecánica cuántica.

Las partículas libres deben adherirse al principio de incertidumbre.

[matemáticas] \ Delta x \ Delta p_x \ geq \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ Delta y \ Delta p_y \ geq \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ Delta z \ Delta p_z \ geq \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

Si tiene una partícula libre, sabemos que no puede tener energía cinética cero y, por lo tanto, no puede tener un momento cero.

Imagina al sol que es fuente de fotones. La luz se extiende isotrópicamente. Supongamos que la luz emana de una fuente puntual, puede imaginar una esfera de luz emergiendo de este punto en el espacio. En la naturaleza, un fotón que emerge de una fuente puntual puede describirse como onda esférica.

Una partícula cuántica no se localiza en un lugar en el espacio hasta que se mide su posición. Por ejemplo, imagine una ventana en su casa. Puedes ver tu reflejo pero también saber que alguien puede verte afuera. Pero cualquier fotón dado (si no hay un detector en el interior o en el exterior) se transmite y se refleja, este sigue siendo el caso hasta que realice una medición.

Supongamos que tengo un electrón y lo até a una ubicación del espacio por un segundo y llamé a esta ubicación el origen y luego lo dejé ir. El electrón no deambula sin rumbo alrededor de una trayectoria. ¡Toma todas las POSIBLES rutas disponibles! Desde donde lo sostuve hasta la superficie de una esfera.

La ambigüedad del camino es en realidad el primer tren de pensamiento en la formulación integral del camino feynman de la mecánica cuántica.

Cátodo caliente – Wikipedia

En los tubos de vacío y tubos llenos de gas, un cátodo caliente o un cátodo termoiónico es un electrodo catódico que se calienta para que emita electrones. debido a la emisión termiónica.

Plasma (física) – Wikipedia

El plasma … es un estado de la materia que se asemeja a un gas ionizado, aunque también existen plasmas parcialmente ionizados.

Electrón deslocalizado – Wikipedia

Los electrones deslocalizados también existen en la estructura de los metales sólidos. La estructura metálica consiste en iones positivos alineados (cationes) en un “mar” de electrones deslocalizados. Esto significa que los electrones son libres de moverse por toda la estructura y da lugar a propiedades como la conductividad.

Rayo catódico – Wikipedia

Si un tubo de vidrio evacuado está equipado con dos electrodos y se aplica un voltaje, se observa que el vidrio detrás del electrodo positivo brilla, debido a los electrones emitidos desde y hacia el cátodo (el electrodo conectado al terminal negativo del suministro de voltaje).

Debido a que los electrones tienen carga negativa, se repelerán entre sí.

En los tubos de vacío, los electrones viajan del cátodo al ánodo. El camino se ve afectado por los campos eléctricos y magnéticos. El ánodo está cargado positivamente y acercará los electrones.

“Partícula libre” es una frase que ignora la dualidad onda / partícula inherente a la mecánica cuántica inherente a los orbitales atómicos, por lo que su pregunta es una metáfora mixta. Esa es una de las mayores dificultades de la mecánica cuántica, no hay una forma real de visualizarla más allá de las ecuaciones.

Por otro lado, el mismo tipo de ecuaciones de probabilidad que describen electrones en los átomos también describen electrones libres.

Los experimentos de difracción de doble rendija en electrones, donde los electrones alcanzan la barrera con las rendijas de a una por vez, muestran extrañamente un patrón de bandas de difracción, como lo harían para la difracción de ondas de luz.

Si fueran una partícula en el sentido en que normalmente pensamos en la palabra, esto no sucedería.

Entonces, aunque tienen un impulso de masa, se comportan de manera diferente a las partículas más grandes.

Los electrones no forman orbitales, están atrapados dentro del orbital.

Los electrones son muy livianos y tienen una fuerte interacción con el campo eléctrico y magnético; también son golpeados por quarks libres y pueden ser por materia oscura (basura espacial). Importante: los electrones no son pegajosos, incluso con protones.

Entonces su trayectoria se ve afectada todo el tiempo.

El electrón es algo muy estable: no cambia el valor de la carga, la forma o puede dividirse a la mitad.

Entonces, la trayectoria del electrón es siempre una ruta aleatoria.

Mira mi video para saber por qué:

Los electrones aceleran a través del espacio siguiendo el camino de menor resistencia.

Si no se observan, podrían moverse en cualquier dirección a cualquier velocidad.

Tras la observación, se mueven en la dirección y la velocidad más probables, respectivamente.