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Titolo: Perchè l'elettrone non cade sul nucleo?

A quanto ne so nemmeno negli acceleratori la collisione fra elettroni e
protoni può formare neutroni.
Quindi se  le interazioni fra elettroni e nucleo possono essere solo
elettriche e magnetiche e quelle elettriche sono attrattive dovrebbe esserci
un automatismo che fa generare campi magnetici sempre repulsivi fra
elettrone e nucleo.
Ho detto qualcosa di giusto ?
Origin:-- Squilla il telefono nel cuore della notte. "Pronto, parlo col
3445676 ?" - Risposta:"N'avess'azzecat'uno!"

Joao wrote:

Ben poco... ;-)
Ti dò delle tracce per saperne di più:
-> Principio di esclusione di Pauli
-> Stelle di Neutroni
-> Limite di Chandrasekar
Attenzione che sei in pieno regno quantorelativistico, terreno 
minatissimo e con pesanti implicazioni epistemologiche sul "cos'è una 
particella"... Prima di accorgertene ti ritrovi con un universo 
descritto da 11 dimensioni con curvature frattali! :-D
	S.

 3445676 ?" - Risposta:"N'avess'azzecat'uno!"
hai dimenticato che esistono 4 forze fondamentali: gravita, 
elettromagnetica, debole e nucleare forte...l'ultima e' la responsabile 
:) e' molto piu' forte della elettromagnetica...
ciao,
phobos

 :) e' molto piu' forte della elettromagnetica...
Quindi quando un elettrone si avvicina "troppo" ad un protone l'interazione
nucleare forte supera l'interazione elettromagnetica a meno che la gravita,
come nel caso delle stelle di neutroni, non faccia prevalere l'attrazione.
Ho capito qualcosa in piu stavolta ?
Saluti a tutto il N.G.
Joao

l'elettrone non è un'adrone, non risente delle forze forti
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tutto ciò che ho scritto è sempre In My Humble Opinion (IMHO)
probabilmente l'ho scritto di fretta, quindi scusate se sono stato sbrigativo.

 Ho detto qualcosa di giusto ?
Non lo so ma, da ciò che io so, l'elettrone non cade sul nucleo a causa
della forza centrifuga generata dalla sua veloce rotazione.
Proprio come Luna non cade su Terra.
Ma non sono sicuro della sensatezza di ciò che ho scritto perchè, se non
sbaglio, l'elettrone non è dotato di mazza e, quindi, non dovrebbe causare
alcuna forza centrifuga ruotando.
Insomma: boh.

 alcuna forza centrifuga ruotando.
Prima delle spiegazioni ufficiali, che altri sono piu` qualificati di me 
a dare, mi piacerebbe sapere dove hai studiato o imparato queste cose. 
Serve anche per graduare il tipo di risposta.
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

 l'elettrone non č un'adrone, non risente delle forze forti
si, e' vero, avevo capito la cosa male. allora e' la forza centrifuga la 
responsabile?
p.s. la forza elettrostatica tra il protone e l'elettrone del atomo 
d'idrogeno e circa 8,2 x 10^-8 N, mentre la forza gravitazionale 3,6 x 
10^-47 N...la forza forte che tiene insieme i protoni del nucleo di 
ferro (e' questo che fa la forza forte :) ) e attorno 10 N...

 alcuna forza centrifuga ruotando.
Mazza=massa.

 alcuna forza centrifuga ruotando.
La luce non possiede una "mazza", ma colpisce la tua retina lo stesso.
Anche "particelle"  e onde non dotate di massa (come la luce) sono
soggette alla forza gravitazionale (teoria della relatività); ciò
mostra l'equivalenza di massa ed energia. Ad ogni modo l'elettrone ha
una massa definita: puoi controllare. L'elettrone non "causa" la forza
centrifuga, è la rotazione che la causa, e la rotazione è causata
dalla forza centripeta (es. gravità) e l'elettrone la subisce.

 atomo.
Ma la reazione elettrone-protone in che condizioni avviene?
Se dicono che esistono stelle di neutroni e che è la gravità la responsabile
della loro formazione, devo pensare che questa reazione sia possibile.
Saluti a tutti
Joao


 della loro formazione, devo pensare che questa reazione sia possibile.
Il protone ha un tempo di dimezzamento molto lungo, a quanto pare, e
l'elettrone è stabile. Quindi la sola compresenza delle due particelle
non credo sia sufficiente. Servono probabilmente alte energie, quali
sono generate negli acceleratori, per generare la massa dei bosoni
responsabili dell'interazione.
Secondo la spiegazione che mi do io, le formazione di stelle a
neutroni non è dovuta all'attrazione gravitazionale tra nucleo ed
elettroni orbitanti attorno ad esso. Piuttosto, la massa di tutti gli
atomi presenti in una stella morente sono responsabili della forte
gravità e conseguente compressione reciproca degli atomi. In queste
condizioni, anche gli elettroni non hanno scampo, e la probabilità di
reazione tra protoni ed elettroni aumenta decisamente.

Ne sono convinto anch'io. Stiamo parlando di elettroni appartenenti a 
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.. ;)
Ad ogni modo l'elettrodinamica ci dice che le cariche elettriche in
movimento (accelerate nel caso dell'elettrone in un atomo) perdono
energia per irraggiamento (emettono "luce"). Si puo' dimostrare in
pochi passaggi che in queste condizioni l'elettrone cade sul nucleo in
brevissimo tempo (non mi ricordo bene il numero finale, mi sembra
dell'ordine dei micro(nano)secondi). In altre parole la fisica
classica NON riesce a speigare perche' l'elettrone non collassa sul
nucleo. Questo fu uno dei motivi della "crisi della fisica" (classica,
ma a quel tempo c'era solo quella) di inizio secolo.
Solo la Meccanica Quantistica da' una spiegazione accurata del
fenomeno, facendo anche previsioni precise sulle proprieta' degli
atomi.  Con un argomento semplice e con l'uso del solo principio di
indeterminazione e' possibile dare una distanza limite tra elettrone e
nucleo. Ora vado a memoria ma sono passati tanti anni quindi mi puo'
sfuggire qualcosa:
Partendo dall'energia dell'elettrone, cinetica + potenziale
(columbiano)  hai 
E = T+V = p^2/(2m) - e^2/r = cost =0
da cui ottieni :
p^2r^2 = 2mre^2     (1)
Il principio di indeterminazione di da' (Dr = Delta r)
DrDp > h/2     (2)
Se aggiungi le ovvie relazioni:
Dr < r , Dp < p
=>  (rp)^2 > (DrDp)^2
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.
(Cadono nel senso che l'elettrone "orbitante" sul nucleo perde
progressivamente energia per irraggiamento riducendo di conseguenza il
raggio dell'orbita fino a "cadere" nel nucleo. 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...)
Ciao
ef

 reazione tra protoni ed elettroni aumenta decisamente.
A costo di scatenare una guerra santa...
Non sono molto sicuro che si possano dare delle spiegazioni 
"ragionevoli" senza sparare formule matematiche ostiche (MathML, dove 
se...) e dando "immagini" per esemplificare. Purtroppo, quando si parla 
di situazioni in cui si entra nel campo della meccanica quantistica, 
credo che la cosa migliore sia dimenticarsi dei modelli mentali e andare 
sulla frdda matematica, tirare fuori delle previsioni macroscopiche e 
vedere se funzionano.
Elettrone e protone sono particelle? Onde? Strighe vibranti in un 
universo a undici dimensioni? Microuniversi con costanti diverse dal 
nostro? Dignus non sum, ergo non rispondo, aspetto (spero qualche 
annetto) di tirare le cuoia e capirne di più... ;-)
Il modello mentale dell'"elettrone che gira intorno al nucleo" è 
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!
	S.
P.S. In condizioni di elevata curvatura gravitazionale (leggi stelle di 
neutroni) non è che elettroni e protoni "non hanno scampo" (bellissima 
immagine!). E' che la statistica che ne descrive il comportamento in 
situazioni normali non vale più perché certe approssimazioni non sono 
più valide, ergo va cambiata la statistica... E il comportamento 
risultante è diverso.

 atomi.
Ero sicuro di aver tralasciato qualcosa...

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" č
 > 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 č che elettroni e protoni "non hanno scampo"
 > (bellissima immagine!). E' che la statistica che ne descrive il
 > comportamento in situazioni normali non vale piů perché certe
 > approssimazioni non sono piů valide, ergo va cambiata la statistica...
 > E il comportamento risultante č 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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Grazie dell'attenzione,
Patrizio
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

Patrizio ha scritto:
 > Tutto questo per me e' comprensibilissimo, ma mi e' frullata in mente
 > un'idea un po' stramba:
 > se togliessimo i 4 elettroni al Be-7 (spendendo ca. 400
 > eV), e dato che il decadim. beta(+) e' energeticamente
 > impossibile (Q = 0,862 MeV < 1,022 MeV), potremmo
 > "sospendere" il decadimento, fintanto che riusciamo a
 > mantenere il (Be-7)^(4+) come tale, cioe' lontano da el.
 > di passaggio (mi parrebbe ovvio, ma nn si sa mai :)) )?
 > E qst, mutatis mutandis, dovrebbe valere per tutti i nucli-
 > di che possono decadere _solo_ per cattura K, giusto?
400 eV mi sembrano un po' troppi: io avrei detto al piu' 100.
Ma non e' importante per il seguito.
Hai ragione. Non sarebbe facile tenerlo lontano da elettroni, ma se ci
riuscissi sarebbe stabile.
 > Piu' sopra hai detto che manca energia _cinetica_ per
 > superare la soglia di 0,8 MeV; nel caso della neutroniz-
 > zazione, mi pare di capire che l'energia che diviene suff.
 > sia di tipo potenziale, ma comunque cio' nn fa differenza,
 > suppongo, e' cosi'?
No, e' cinetica.
In sostanza hai un gas di elettroni ristretto in un certo voume, qundi
con livelli discreti (trascuriamo le interazioni, visto che il sistema
e' nell'insieme neutro).
Per un certo numero di elettroni in condizioni degeneri (bassa
temperatura) il pr. di Pauli ti dice che si riempiranno tutti gli stati
fino a un'energia max, che e' l'energia di Fermi.
Ma l'energia di un livello e' solo cinetica.
Poi l'energia di Fermi va come la densita' numerica degli elettroni
alla potenza 2/3, quindi se li comprimi abbastanza arrivi ad avere
energia di Fermi superiore a 0.8 MeV, ed e' fatta.


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Ciao


Patrizio ha scritto:
 > Capisco bene che nn sia importante, pero', anche il solo
 > quarto pot. di ionizzazione mi viene 217,6 eV e qst, a dif-
 > ferenza degli primi 3 si calcola agevolmente, dato che
 > cosi' abbiamo a che fare con un atomo "idrogenoide".
Hai perfettamente ragione.
Sapessi che errore avevo fatto...
Avevo fatto andare l'energia come Z, invece che come Z^2 :-(
Me n'ero anche accorto, e volevo rettificare, ma sei arrivato prima :)
Debbo confessare che da un po' di tempo faccio un po' troppo spesso
errori come questo.
Nella speranza che non siano i primi segni del rincretinimento senile,
per ora lo attribuisco al fatto che voglio fare troppe cose insieme.
Staremo a vedere...


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Ciao 
Patrizio
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