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电子带负电原子核带正电,为何电子没有掉入原子核中?

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答案:这是微观世界规律决定的,不能用经典力学去思考这个问题。

电子带负电,原子核带正电,看似异性相吸,但其中存在许多限制条件。

根据海森堡测不准原理,微观粒子的位置和动量无法同时确定,其中一个数据测得越准确,另一个数据就越不准。一般来说,电子在其能运行的轨道上,离原子核越近它的运行速度就越快,如果电子坠入原子核中,那么它的动量和位置,这两个数据都可以测得更准确,这违反了量子力学的基本规律。

微观粒子需要遵循不确定性不等式:ΔxΔp≥h/4π ,其中h是普朗克常量,Δx是粒子位置的不确定量,Δp是粒子动量的不确定量,使用时通常只在数量级上计算,作定性说明。

为什么要遵循这个规律?因为在微观世界中观察和计算到的结果就是这样的,无法解释原因,只能说清现象。

其次,电子的运行规律也会阻碍它坠入原子核中。

电子真实的存在状态,并非初高中教科书上看到的电子运动模型,电子是以概率云的形式分布在它所能存在的能级轨道上,就是在特定的轨道上会随机出现。

如果电子位于外层的高能级轨道,它想到内层的低能级轨道,需要向外辐射电磁波释放能量才行,但这个能量并非任意值,只有辐射的能量刚好等于轨道的低能差,电子才有可能向内层跃迁。

所以哪怕电子带电且做着加速运动,如果将要释放的电磁能量的值不是正好等于两个能级的能量差的话,这个电磁辐射就会被禁止。所以电子可以在离原子核较远的轨道稳定运动。这就是是它为什么不会坠入原子核的原因。

实际上,电子也并非不会坠入原子核,只不过需要有额外的能量,这又牵扯到泡利不相容原理。泡利不相容原理指的是:费米子组成的体系中,不允许有两个或以上的粒子处于完全相同的状态,粒子迫近就会产生一种压力来抵抗引力,电子简并压就产生了。

当引力超过电子简并压时,电子会被吸入原子核中,最后变成中子和中微子,中子星就是这么形成的,而中子星没有进一步演化,则是由于中子简并压的顽强抵抗。

微观世界对电子进行层层保护,防止它坠入原子核中,如果没有这些机制存在,世界也就不会存在。

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