Квантовата стълбица на Вайскопф

Ваня Милева Последна промяна на 20 April 2015 в 23:02 22173 2

"Нива на реалност" - брошура на Infrastructure Cooperation Network supported by the European Commission

Интересно е да се проследи от гледна точка на квантовата теория съществуването на йерархичност на стабилните състояния на материята. Йерархията на енергията е свързана с йерархия на организация на материята като многократно вложена като матрьошка материя (по С. Хокинг) и дискретни фрактални модели.

. атом на ХелийПроф.В.Вайскопф - участник в проекта "Манхатън". Снимка: MIT museum

Австрийският физик Виктор Вайскопф (Victor Frederick Weisskopf ) е забелязал, че нивото на елементарност (кристали макромолекули, молекули, атоми, ядра, нуклони, кварки и лептони) зависи от нивото на енергия и че може да се състави йерархична стълба, която той нарича квантова стълба на енергията

Според Вайскопф има четири нива на квантова организация:

0. молекулно
1. атомно
2. ядрено
3. субядрено

Всичко живо е вместено в нулевото стъпало

Всяко стъпало е отделна зона, ясно разделена по особеностите на материалните структури (елементарни частици, ядра, атоми, молекули и кристали) с граници на енергийни преходи между тях и типични размери:

нивоенергия (eV)размер (cm)
граници долна горна долна горна
субядрено 10 8 10 -14
ядрено 10 6 10 8 10 -14 10 -12
атомно 1 10 6 10 -12 10 -8
молекулярно 1 10 -4

Представата за стълба е най-подходяща заради дискретните скокове при прехода от едно ниво в друго.

 

Виктор ВайскопфИлюстрация: bgchaos

У всяка система съществува състояние с възможно най-малка гранична енергия E0, прагова стойност на енергията, която да гарантира стабилност.

Например, когато енергията надвишава праговата, атомите се разпадат на части - ядро и електрони. Да вземем за пример атомите на натрия и неона - първият има 11 електрона, а втория - 10. Когато енергията е по-малка от праговата, те се намират в специфични за тях, много различни квантови състояния. Единият е метал, а другият - газ. Когато енергията надвишава праговата, при много висока температура, те се превръщат в плазма - газ от ядра и електрони. В това състояние не е голяма разликата между плазмения натрий и неон.

Друг пример: ако движението на електроните в атома се подчиняваха на законите на Нютон и класическата електродинамика, атомът не би бил устойчив. Според законите на класическата електродинамика, електроните движещи се в орбити около ядрото ще излъчват електромагнитни вълни и следователно ще губят енергия. Тъй като скоростта на електроните около ядрото ще намалее, привличането на Кулон ще доведе до бързо падане на електроните върху ядрото. атом на ХелийИлюстрация: bgchaos

От гледна точка на квантовата теория, това не се случва, защото има състояние с най-малката възможна стойност на енергията E0, на електроните в атома. В основното си състояние атомът не може да излъчва, защото ако го направи, ще премине към състояние с по-ниска стойност от E0, а такова състояние не съществува.

Една много важна характеристика на стабилната физическа система е величината ΔE=Emax-E0, която характеризира енергията, необходима да се разруши системата като цяло. Забележителна черта на природата е възможността за определяне на най-малко четири класа стабилни системи, които се характеризират с различни по порядък енергии ΔE и размери. Тези класове могат да бъдат тълкувани като различни стъпала на една структурна организация на материята.

Страница на статията : 0102030405
Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    28.09 2015 в 10:33

    -0
    +0
    Написано е:
    "...
    У всяка система съществува състояние с възможно най-малка гранична енергия E0, прагова стойност на енергията, която да гарантира стабилност.

    Например, когато енергията надвишава праговата, атомите се разпадат на части - ядро и електрони..."

    Разграничаването на "нива" на прагова енергия, не е достатъчно, ако ще се разглеждат възможни взаимодействия, съответно - превръщания.
    Много по-отдавна е класификацията по "мощност" на взаимодействията, включваща и времето на действие. Това тотално изисква "резонанс" в търсената характеристика за промяна и съответно ... става принципно възможно с по-малко енергия да се случват желани превръщания. Ефективно ползване, демек!

    21.04 2015 в 10:53

    -3
    +4
    Ako някой има претенциите,че е разгадал Атома и устройството му,значи е шарлатанин и наивник.Няма такъв.Атома е такава загадка,която най вероятно скоро няма да бъде разгадана.А образуването му е още по голямата мистерия.Но все пак да отдадем заслуженото на учените,които открехнаха поне малко "завесата" на тайните на Атома.