Re: Perchè l'elettrone non cade sul nucleo?

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Mon, 15 Mar 2004 21:17:48 +0100

OK, i NG sono palestre di discussione, e ognuno dice la sua.
Ma quante mi e' toccato leggerne...

Lasciamo perdere, per carita' di patria, la forza centrifuga "generata
dalla rotazione".
Poi ci sono gli elettroni che avrebbero massa nulla, quando la loro
massa e' nota da circa un secolo :-(
Poi c'e'
> la forza forte che tiene insieme i protoni del nucleo di
> ferro (e' questo che fa la forza forte :) ) e attorno 10 N...
Questa Phobos l'avra' letta in qualche rivistucola divulgativa...
Io non avevo mai sentito nessun fisico che si fosse messo a calcolare
tale forza, perche' in ambito atomico e a maggior ragione nucleare, il
concetto di forza e' semplicemente abolito, non serve proprio a
niente.
Comunque, facendo ... forza ai miei neuroni, ho provato a stimare
quella "forza" e secondo me e' almeno 100 volte piu' grande (e
parimenti inutile...)

Sulla questione della possibile cattura di un elettrone da parte di un
protone, e' stato detto di tutto, ma nessuno (inclusi alcuni che
sembrerebbero saperne un po' di fisica) hanno detto la cosa ovvia: il
bilancio dell'energia.
La reazione p + e --> n + nu_e ha una soglia di circa 0.8 MeV.
Spiegazione: protone ed elettrone insieme hanno massa minore del
neutrone, per cui se non c'e' sufficiente energia cinetica nell'urto
il processo non avviene.

Se non fosse per questo, un atomo d'idrogeno effettivamente non
potrebbe essere stabile, dal momento che la funzione d'onda
dell'elettrone nello stato fondamentale ha proprio un massimo
nell'origine, e quindi l'elemento di matrice non e' nullo (anche se
non so dire quanto e' grande o piccolo).
Ma dato che un atomo puo' star li' da miliardi di anni, la cattura
avverrebbe di certo, come avviene in certi nuclei dove il bilancio
dell'energia e' favorevole (si chiama cattura K).
Il primo esempio che ho trovato e' il berillio 7, che con cattura
elettronica diventa litio 7 (tempo di dimezzamento 53 giorni).

"er focaccia" ha scritto:
> Premessa: certo e' piuttosto bizzarro che tu conosca le interazioni
> deboli e che il loro propagatore e' massivo (argomento piuttosto
> avanzato e complesso) e ignori invece l'irraggiamento di una carica in
> movimento, argomento di fisica classica e certamente piu' elementare
> (nel senso delle nozioni che servono per capirlo). Di solito
> l'elettrodinamica si studia prima delle interazioni elettrodeboli.. ;)
Io credo che abbia solo letto qualche articolo divulgativo, ed ecco il
risultato.
Poi dicono che io sono troppo rigido con la divulgazione...

> ...
> Sostituisci i valori (1) e (2) e ottieni:
>
> r > h^2/(8me^2) = a0/8
>
> dove a0 e' il raggio di Bohr. Questo non dimostra molto sulla
> stabilita' degli atomi, ma fa vedere almeno che gli elettroni non
> *cadono* sul nucleo.
OK

> E' chiaro che se spari un elettrone dritto contro un protone questo ci
> cade eccome, succede circa un milione di volte al secondo ad
> Amburgo...)
Vedi sopra: la differenza e' che in quel caso di energia ne hai a
sfascio...

Bender2k2 ha scritto:
> Il modello mentale dell'"elettrone che gira intorno al nucleo" �
> superato da circa un secolo, eppure cntinuiamo ad insegnarlo nelle
> scuole. Non funziona, non ha mai funzionato e lascia solo dannose idee
> nelle teste della gente. Meglio sarebbe parlare di indeterminazione e
> di stati quantici, lo so che un sacco di gente sostiene che siano cose
> un po' troppo complicate per i fanciulli delle superiori, ma diavolo,
> i conti con gli spin riuscivo a farli in secondo!
Sono con te sulla prima parte (destruens) ma sulla pars construens ci
andrei molto cauto.
Si dicono tante di quelle c... in materia!
La grandissima parte dei tentativi di trattare fisica quantistica
nella scuola secondaria sono in realta' elucubrazioni parafilosofiche
(appunto indeterminazione, perturbazione dell'osservatore, ecc. ecc.)
del tutto priva di sostanza e di fatto inutili quando non dannose.
Quanto poi ai tuoi "calcoli con gli spin", li avrei proprio voluti
vedere...

> P.S. In condizioni di elevata curvatura gravitazionale (leggi stelle
> di neutroni) non � che elettroni e protoni "non hanno scampo"
> (bellissima immagine!). E' che la statistica che ne descrive il
> comportamento in situazioni normali non vale pi� perch� certe
> approssimazioni non sono pi� valide, ergo va cambiata la statistica...
> E il comportamento risultante � diverso.
Ma per carita'! La "curvatura gravitazionale" non c'entra il classico
cavolo.
Nelle stelle di neutroni le correzioni di RG sono importanti, ma
non essenziali: puoi benissimo spiegare la neutronizzazione restando
nella gravitazione newtoniana.
Quello che invece e' essenziale e' il fatto che l'elevata compressione
del gas di Fermi degli elettroni porta l'energia di Fermi al disopra
della soglia che ho detto prima.
Quindi la reazione non e' piu' energeticamente proibita.
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Mon Mar 15 2004 - 21:17:48 CET