Kemungkinan tinggal di dalam inti untuk sebuah elektron menurut Prinsip Ketidakpastian
Masalah Akademik: Menurut Prinsip Ketidakpastian, tunjukkan bahwa elektron tidak dapat tinggal di dalam inti.
Itu memang masalah umum. Bagaimanapun, kami tahu bahwa ketidakpastian posisi dalam kasus ini tidak dapat melebihi$2 \times 10^{-14}$ m.
Sekarang, $\triangle x$ dan $\triangle p$ adalah ketidakpastian posisi dan momentum masing-masing, $$\triangle x \times \triangle p = \frac {\hbar}{2}$$ $$\implies \triangle p = 2.64 \times 10^{-21} kg m s^{-1}$$
Jadi, $ K_e = \frac {p^2}{2m} = 3.8295 \times 10^{-12} J = 23.93 MeV$
Tetapi hasil percobaan menunjukkan bahwa energi elektron tidak bisa lebih besar dari $4 MeV$. Tiba-tiba saya meragukan keefektifan 'Prinsip Ketidakpastian Heisenberg.'
Keadaan dasar dari sistem mekanika kuantum adalah keadaan energi terendahnya. Sekarang saya tidak akan berbicara tentang keadaan bersemangat apa pun.
Tetapi adakah kemungkinan seperti elektron jatuh ke dalam inti melalui penerowongan kuantum dengan memancarkan energi dari orbit stasionernya dan ketika kita mengamati hal seperti itu, kita melihat peristiwa 'Keruntuhan Fungsi Gelombang'?
Mungkin itu kesalahpahaman saya tentang tema sedangkan penerowongan kuantum hanya mungkin untuk waktu yang singkat dan saya bahkan tidak tahu apakah 'Tunneling Quantum' mengizinkan energi seperti itu atau tidak.
Jawaban
Elektron dalam sebuah atom benar-benar “memasuki” inti. Tidak perlu untuk memancar dulu. Faktanya, elektron di$s$ orbital misalnya, memiliki fungsi gelombang yang "maksimum" di nukleus ("pusat atom" - tetapi perhatikan bahwa kuantum secara mekanis, tepat $r=0$ probabilitasnya tidak sama dengan satu).
Elektron bukanlah partikel yang dapat “jatuh” ke dalam inti, tetapi memiliki fungsi gelombang terkuantisasi yang tersebar di ruang angkasa.
Semua status elektron tumpang tindih dengan inti, sehingga konsep elektron "jatuh ke dalam" inti tidak masuk akal. Sebagian elektron selalu berada di dalam inti atom.
Jika yang Anda maksud dengan pertanyaan Anda adalah "Mengapa elektron tidak terlokalisasi di dalam inti?" maka jawabannya tetap ya. Elektron dapat terlokalisasi di dalam nukleus, tetapi dibutuhkan interaksi untuk mewujudkannya.
Proses ini dikenal sebagai penangkapan elektron . Dalam penangkapan elektron, elektron diserap oleh proton di dalam inti atom, mengubah proton menjadi neutron.
Elektron berinteraksi dengan proton dan diserap ke suatu titik di inti, dan menghilang ("runtuh" untuk menggunakan istilah Anda) dengan emisi elektron neutrino.
Perhatikan bahwa proses ini bukanlah sesuatu yang terjadi pada kebanyakan atom. Elektron hanya akan berinteraksi dengan proton di inti melalui penangkapan elektron jika ada terlalu banyak proton di dalam inti. Ketika ada terlalu banyak proton, beberapa proton terluar terikat longgar dan lebih bebas bereaksi dengan elektron.