Als ich diesen Nachrichtenartikel und einige verwandte Referenzen las, erfuhr ich, dass die Liquidität von Quecksilber auf relativistische Effekte in Hg zurückzuführen ist, wo „das Elektron sich etwa 58 % der Lichtgeschwindigkeit nähert“ . Ich sehe nicht, wie dies mit der Fermi-Geschwindigkeit des Hg- Seins in Einklang gebracht werden kann m/s, fast das gleiche wie Cu m/s und in der gleichen Größenordnung wie praktisch alle anderen Metalle, wodurch relativistische Korrekturen kaum ins Gewicht fallen. Der betreffende wissenschaftliche Artikel stützt sich auf numerische Berechnungen und Argumente, die ich nicht mit grundlegenden festkörperphysikalischen Konzepten in Verbindung bringen kann (vgl. auch diesen ). Meine Frage ist: Wie verhalten sich Elektronen mit relativistischen Geschwindigkeiten (z. B. 0,58 c wie oben) zur Fermi-Geschwindigkeit eines Metalls?
PS Mir ist bewusst, dass es sich bei den oben zitierten Artikeln um chemische Veröffentlichungen handelt, aber ich gehe davon aus, dass die Geschwindigkeit eines Elektrons in der Physik gleich sein sollte, möglicherweise modulus einer Konvention, die mir nicht bekannt ist.
Wie es in dem von Ihnen zitierten Artikel von Scientific American heißt,
für das 1s-Elektron von Quecksilber (Ordnungszahl 80) wird dieser Effekt signifikant; das Elektron nähert sich etwa 58% der Lichtgeschwindigkeit, ...
(Fett ist meins). Wie Sie sehen, haben die wichtigsten relativistischen Effekte mit dem innersten Orbital zu tun, dessen Energie viel niedriger ist als die Energie der Valenzzustände (und des Fermi-Niveaus). Es macht keinen Sinn, sie zu vergleichen. Tatsächlich wird in dem Papier berichtet, dass das Vorhandensein starker relativistischer Effekte auf die Zustand hat eine indirekte Auswirkung auf alle Orbitale höherer Energie bis hin zu den Valenzzuständen, selbst wenn diese Zustände keine direkten relativistischen Effekte zeigen.
Eine abschließende Bemerkung zu Ihrer Besorgnis darüber, dass die ursprüngliche Forschungsarbeit in einer Fachzeitschrift für Chemie veröffentlicht wurde. Es ist kein Problem. Diese Art der Forschung ist interdisziplinär und viele der auf diesem Gebiet verwendeten Computertechniken wurden von Physikern eingeführt. Ich kenne viele Physiker, die an verwandten Themen arbeiten. Daher ist Ihre Frage hier völlig im Thema.
Eine Randbemerkung zur Sprache, die in dem Artikel von Scientific American verwendet wird, ist angebracht. Zunächst einmal sollte man das Wort Geschwindigkeit bei Quantenteilchen nicht wörtlich nehmen. Bekanntlich taucht die Geschwindigkeit nicht direkt in den Schrödinger- oder Dirac-Gleichungen auf. Darüber hinaus verwendet das Papier das veraltete Konzept der relativistischen Masse, das in der physikalischen Literatur verblasst. Dies ist jedoch ein Problem mit den Wörtern. Die Gleichungen sind die eigentliche Grundlage der Berechnungen.
Jon Kuster
PM 2Ring