Entschuldigt bitte das Jargon - ab und zu vergisst man dass sich Leute aus anderen Gebieten etwas anders über Physik unterhalten und ihre Probleme mit der Physik anderer Natur sind (
). Eigentlich bin ich der Meinung man sollte gewisse Dinge nie zu deutlich unter ihrem Wert verkaufen - insbesondere dann wenn man wesentliche Dinge unter den Tisch kehrt können sich Fragen stellen die problematisch werden. Nichtsdestotrotz kommen einige Spezialisten auf die Idee das ganze herunterzubrechen und dem Laien mit teilweise zwiespältigem Resultat mundgerecht zu verabreichen (nicht auf Lesch bezogen, auch mir wenn das Video da etwas suspekt ist). Physik lässt sich nicht wirklich mit Worten machen!
Nehmen wir mal das Wasserstoffatom in der QM, das grösste exakt lösbare Atom. Die entsprechende (stationäre) Schrödingergleichung hat zwei Typen von Lösungen - diejenigen der gebundenen und der freien Elektronen. Die gebundenen Zustände befinden sich "im" Coulomb-Potential (man plotte sich den Graphen von -1/|x| und denke diese Lösungen seien in diesem Loch drin, etwa
so) und haben eine "negative" Energie - das sind die Elektronen die sich um den Kern "bewegen" und die Elektronenhülle stellen. Für diese kann man schön die Orbitale in Form von diffusen Wolken zeichnen und hat so eine konkrete Vorstellung wo sich die Elektronen in etwa aufhalten. Die radiale Wahrscheinlichkeitsdichte exakt im Ursprung (dem "Kern", der hat in diesem Modell aber keine Ausdehnung, dito für das Elektron) ist dort dann aber 0 da man gegen den Kern hin mindestens eine r^2-Dämpfung hat, wobei r den Abstand zum Kern bezeichne (weit weg fällt das exponentiell ab).
Die Streulösungen haben "positive" Energie und werden - energetisch gesehen - nicht durch den Topf beschränkt (oberhalb des Topfes). Sie haben zuviel Energie um vom Kern eingefangen zu werden und bewegen sich vom unendlichen ins unendliche. Diese Lösungen erlauben aber keine Wahrscheinlichkeitsinterpretation (nicht normierbare Wellenfunktion, uneigentliche Zustände) und verhalten sich in der Nähe des Kerns etwas anders. Wenn man die Dinger mit genug Energie draufpfeffert dann haben diese Elektronen auch im Kern eine genügend grosse nichtverschwindende Aufenthaltswahrscheinlichkeit was eine potentiell interessante Wechselwirkung bedeuten könnte und Grundlage für viele lustige Streuexperimente mit allen möglichen Partnern ist. Klassisch kann man sich einfach ein Bild malen worin die Bahn des Elektrons durch das Proton abgelenkt wird - wenn es genug nahe an den Kern herankommt kann etwas passieren.
War das verständlich? Viel weiter runter kann ich in meinem Elfenbeinturm leider nicht mehr klettern.
@e-Laurin:
e-Laurin schrieb:
Die negativen geladenen Elektronen und der positive geladene Atomkern müsste sich nämlich eigentlich so stark anziehen, dass sie miteinander kollidieren.
Nur weil die beiden sich anziehen müssen sie nicht zusammenfallen - das ist eine Frage der Energie was passiert. Der Mond fällt auch nicht einfach so auf die Erde - er hat zuviel Energie dafür, aber zuwenig um einfach abzuhauen.
) wohl die QM und nicht die QFT - beschreibt selbst nicht direkt die Wahrscheinlichkeitsdichte. Und eine Wellengleichung ist sie auch nicht, auch wenn man dann die Lösungen als Wellenfunktionen bezeichnet. Die gebundenen Lösungen der Schrödingergleichung des Atoms, d.h. Eigenfunktionen des Hamilton-Operators zu negativer Energie, sind normierbar und ihr Betragsquadrat ist als Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte interpretierbar. Nun hat das Spektrum des Hamiltonians aber auch einen positiven kontinuierlichen Teil - die Streulösungen (das sind keine eigentlichen Zustände, da nicht normierbar), welche man klassisch als "Elektron kommt aus dem unendlichen, streut am Coulomb-Potential und verschwindet wieder ins unendliche" beschreiben könnte. Und das Betragsquadrat solcher Lösungen - die statistische Interpretation macht keinen Sinn - ist im Kern nicht 0, sprich die "Elektronen erreichen den Kern" (wenn du den Atomkern und nicht Zellkern meintest, e-Laurin).
