Hvilke kræfter holder elektronerne på plads i elektronskyen?
Hans Janstrup vil gerne vide, hvorfor elektroner ikke trækkes ind i atomkernen:
"Som fysiklærer blev jeg spurgt om, hvorfor elektronerne i et atom ikke blev trukket ind i kernen, når både de elektriske kræfter og massetiltrækningen burde sende dem derind. Hvilke kræfter holder dem egentlig på plads i elektronskyen?"
John Renner Hansen, professor og insitutleder på Niels Bohr Institutet, svarer:
"Det er i sig selv ikke noget problem, at elektronen tiltrækkes af protronen gennem de elektriske kræfter. Det kunne godt være et stabilt system i milliarder af år, ligesom jorden de sidste fire milliarder år har bevæget sig rundt om solen og månen omkring jorden, uden at vi er havnet inde i solen.
Men det centrale spørgsmål fra begyndelsen af 1900 tallet var, hvorfor elektronen ikke endte op inde ved protonen på grund af energitabet gennem synkrotronstråling.
Alle ladede partikler, som accelereres, udsender lys og dermed energi. Og man kunne derfor konkludere, at elektronen burde tabe "højde" i sin bane om protonen. Det er det helt centrale spørgsmål, som Niels Bohr begyndte at svare på i sin berømte artikel fra 1913.
De regler, der gælder for den klassiske verden, som vi til dagligt kan se, er ikke de samme, som dem der gælder i atomernes verden. Der gælder kvantemekanikken, som bl.a. siger, at man ikke både kan bestemme sted og impuls (masse gange dens hastighed) for en partikel uendelig godt samtidigt.
Så hvis elektronen på grund af den elektriske tiltrækning blev holdt fast tæt inde ved protonen, ville man kende dens position næsten helt præcist, hvorved usikkerheden på dens impuls ville blive meget stor. Så pludselig ville den kunne få en meget stor hastighed, som bragte den langt væk fra protonen.
Man kunne også forestille sig, at elektronen smeltede sammen med protonen til en ny partikel, neutronen. Men neutronen er tungere end summen af elektronens og protonens masser, så den proces kræver tilførsel af energi. Der er altså ikke andet for elektronen at gøre end at blive ude i rummet omkring protonen."
Hans Janstrup vinder to billetter til Experimentarium for sit spørgsmål.
Er du rigtig klog? Nu kan du udfordre dine venner med ekspert-spørgsmål fra Scientariet i Ingeniørens nye Facebook-quiz "Så ka' du lære det!". Klik her for at deltage i quizzen og teste dine venner.
Spørg Scientariet er i dag redigeret af Julie M. Callesen, jmc@ing.dk.
Utætheder skyldes uvidenhed og byggesjusk
Er mørkt stof en negativ tyngdekraft?





