不確定性原理による電子の核内にとどまる可能性
学術的問題：不確定性原理によれば、電子が原子核内にとどまることができないことを示してください。
それは確かに一般的な問題です。とにかく、この場合の位置の不確実性は超えることができないことを私たちは知っています$2 \times 10^{-14}$ m。
さて、 $\triangle x$ そして $\triangle p$ それぞれ位置と運動量の不確実性です、 $$\triangle x \times \triangle p = \frac {\hbar}{2}$$ $$\implies \triangle p = 2.64 \times 10^{-21} kg m s^{-1}$$
したがって、 $ K_e = \frac {p^2}{2m} = 3.8295 \times 10^{-12} J = 23.93 MeV$
しかし、実験結果は、電子のエネルギーがより大きくなることはできないことを示しています $4 MeV$。突然、「ハイゼンベルグの不確定性原理」の有効性に疑問を抱きました。
量子力学的システムの基底状態は、その最低エネルギー状態です。今は興奮状態については話しません。
しかし、静止軌道からエネルギーを放射することにより、電子が量子トンネリングを介して原子核に落下する可能性はありますか？そのようなことを観察すると、「波動関数の崩壊」イベントが発生しますか？
たぶんそれはテーマに対する私の誤解ですが、量子トンネリングは短時間しか可能ではなく、「量子トンネリング」がそのようなエネルギーを許可するかどうかさえわかりません。
回答
原子内の電子は原子核に「入り」ます。最初に放射する必要はありません。実際、$s$ たとえば、軌道には、原子核で「最大」（「原子の中心」）である波動関数がありますが、量子力学的には正確に $r=0$ 確率は1に等しくありません）。
電子は原子核に「落ちる」ことができる粒子ではありませんが、空間に広がる量子化された波動関数を持っています。
すべての電子状態は原子核と重なっているため、電子が原子核に「落ちる」という概念は意味がありません。電子は常に部分的に原子核にあります。
あなたの質問が「なぜ電子が原子核に局在化できないのか」という意味なら。それでも答えはイエスです。電子は核に局在する可能性がありますが、それを実現するには相互作用が必要です。
このプロセスは、電子捕獲として知られています。電子捕獲では、電子が原子核内の陽子に吸収され、陽子を中性子に変えます。
電子は陽子と相互作用し、原子核内のある点に吸収され、電子ニュートリノの放出とともに消滅します（あなたの用語を使用すると「崩壊」します）。
このプロセスは、ほとんどの原子で発生するものではないことに注意してください。原子核に陽子が多すぎる場合にのみ、電子は電子捕獲を介して原子核内の陽子と相互作用します。陽子が多すぎると、外側の陽子の一部が緩く結合し、電子とより自由に反応します。