Strona głównaPytania → Czy są limity dla wielkości...

Czy są limity dla wielkości atomu?

Pytanie

Pyta Andrzej

Czy są limity dla wielkości atomu? Czy jest teoretycznie możliwe wytworzyć atom o średnicy jednego metra?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Poziomy energetyczne atomu wodoru numerowane są przez liczby naturalne $n=1,2,3,\ldots$. Energia wiązania dla $n$-tego poziomu wynosi (w dobrym przybliżeniu) $~|E_n| = Mc^2 \alpha^2/(2n^2)~$, gdzie $M$ jest masą elektronu, $c$ prędkością światła, a $~\alpha \simeq 1/137~$ stałą struktury subtelnej. Funkcja falowa elektronu przyjmuje wartości istotnie różne od zera na obszarze wokół jądra, którego średnica jest rzędu $~n a~$, gdzie $~a = \hbar/(Mc\alpha) \simeq 5.29 \times 10^{-11} m~$ jest promieniem Bohra. Z podanych wzorów widać, że dla bardzo dużych $n$ obszar ten może być dowolnie duży, tj. atom może być dowolnie duży. W przypadku atomu o średnicy jednego metra odpowiednia energia wiązania $|E_n|$ byłaby jednak bardzo mała, i praktycznie nie moglibyśmy odróżnić czy mamy do czynienia z atomem, czy też po prostu z niezwiązanym elektronem lecącym w odległości jednego metra od protonu.