اَبا اِباد

چرا الکترون داخل هسته نیست؟

چرا الکترون داخل هسته نیست؟

الکترون درون هسته جا نمی‌شود و هیچوقت نمی‌توانیم الکترون را درون هسته پیدا کنیم. علت آن این نیست که الکترون نسبت به هسته، خیلی چاق است. اگر بخواهیم به شکلی کلاسیک به این موضوع نگاه کنیم، الکترون باید بتواند درون هسته قرار گیرد، اما این برخلاف مشاهدات ماست. این موضوع به کمک اصل عدم قطعیت قابل اثبات است.

اما اصل عدم قطعیت چطور به ما نشان می‌دهد که الکترونی درون هسته پیدا نخواهیم کرد؟

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، صورت‌های مختلفی دارد. یکی از این صورت‌ها این است که حاصلضرب خطای اندازه گیری مکان یک ذره در خطای اندازه گیری مومنتوم یک ذره، بایستی حتما بیشتر از نصف ثابت کاهیده‌ی پلانک باشد. این رابطه نشان می‌دهد اگر شما خطای اندازه‌گیری مکان یک ذره را کاهش دهید، چه بخواهید چه نخواهید، خطای اندازه گیری مومنتوم (یا سرعت ذره) افزایش می‌یابد.

اما مساله از همینجا پیش می‌آید. چرا‌ که اندازه‌ی هسته‌ی یک اتم، در حدود یک فرمی یا ده بتوان منفی چهارده متر است. یعنی ما می‌دانیم که خطای اندازه‌گیری ما از مکان ذره بایستی حداکثر ده بتوان منفی چهارده متر باشد. حال اگر این عدد را درون رابطه‌ی مربوط به اصل عدم قطعیت که پیشتر گفته شد، قرار دهیم، خطای اندازه گیری ما از مومنتوم این الکترون، در حد ده به توان منفی بیست کیلوگرم متر بر ثانیه می‌شود. با داشتن مومنتوم می‌توانیم سرعت الکترون را محاسبه کنیم و از این طریق، انرژی چنین الکترونی که درون هسته قرار دارد را بیابیم. مقدار انرژی برای این الکترون، معادل ۱۹/۶ مگا الکترون ولت (MeV) انرژی‌ست.

اما مشاهدات ما نشان می‌دهد که الکترون‌هایی که طی تابش بتا از هسته به بیرون پرتاب شده اند، چنین انرژی ندارند و انرژی آن‌ها در حد ۳ مگاالکترون ولت است که بسیار کمتر از مقدار ۱۹/۶ است. از طرف دیگر، آزمایشات ما نشان می‌دهد که نه الکترون نه هیچ ذره‌ی زیراتمی دیگری، انرژی بیشتر از ۴ مگاالکترون ولت ندارد. پس می‌توانیم نتیجه بگیریم که الکترون درون هسته جا نمی‌شود، چرا که اصل عدم قطعیت این اجازه را به ما نمی‌دهد و هیچ آزمایشی نیز موفق نشده و نمی‌شود که الکترونی درون هسته بیابد.

-اَبا اِباد

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *