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.
| . |  Проф.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:
| ниво | енергия (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.
Илюстрация: 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. |  Илюстрация: 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.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
28.09 2015 в 10:33
"...
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
Последни коментари