質問: 電子はなぜ原子核に落下しない? 素朴な疑問です。 原子核はプラス、電子はマイナス。なのになぜ電子は原子核に落下しないのですか?
回答: 質問された方は、なぜ電子が原子核に落ちていくと思うのですか? #1の方が回答されているように、地球が太陽にまっすぐ落ちていかないのと同じように見える現象であり、不思議に思う理由はなさそうです。また、それを説明するのに必ずしも、量子力学は必要ありません。クーロン力で十分説明できるものです。 この質問はどっかで聞いてきた話なのでしょうが、質問のポイントが違います。 一般に荷電粒子が円運動すると、その粒子は電磁波を放射します。電磁波として放射した分の運動エネルギーは減少していき、円運動を生じさせる中心力に引かれて、中心に落ちていきます。 しかし、実際にはそんなことは起こっていません。これが、量子力学が確立される前には説明のできない謎だったのです。単にプラスとマイナスが引かれて落ちるというだけの話ではないです。 なぜ落ちないのかというと、それが一番安定な位置だからです。 これは、エネルギーの値をとびとびにしかとることができないという量子力学の前提に関係します。原子核に落ちていくには、電子のポテンシャルエネルギーが無限に小さくなっていかなければなりませんが、「なぜか」そういうことにはなりません。 ウィキペディアに、水素原子のどこらへんに電子があるかというグラフがありますのでリンクを張っておきます。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%e6%b0%b4%e7%b4%a0%e5%8e%9f%e5%ad%90%e3%81%ab%e3%81%8a%e3%81%91%e3%82%8b%e3%82%b7%e3%83%a5%e3%83%ac%e3%83%bc%e3%83%87%e3%82%a3%e3%83%b3%e3%82%ac%e3%83%bc%e6%96%b9%e7%a8%8b%e5%bc%8f%e3%81%ae%e8%a7%a3#.e8.a7.a3.e3.81.a8.e9.9b.bb.e5.ad.90.e9.85.8d.e7.bd.ae.e3.81.a8.e3.81.ae.e9.96.a2.e4.bf.82 下の方にある「動径分布」のグラフがそうです。 また、このウィキペディアの記事の内容が、あなたの質問に直接答えるものといえるかもしれません。つまり「これらの解しか存在しない」ということ。 直感的なアナロジーとしては、ド・ブロイの説明がわかりやすいかもしれません。 電子というのはある波長をもった波として運動しており、軌道の長さ(円周の長さ)が電子波の波長の整数倍のところでしか存在できない、というものです。 例えば、整数倍+半波長の長さがあったら、波が一周してきたところで山と谷が重なって打ち消しあってしまいますからね。