Dieser Artikel enthält ein Bild, das die 2S- und 2P-Zustände eines Wasserstoffatoms zeigt. Die Bildunterschrift stellt folgende Behauptung auf:
Die 2S- und 2P-Zustände von Wasserstoff zeigen, wo sich das Elektron zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden könnte. Diese Bilder zeigen die möglichen Positionen des Elektrons in jedem Zustand; das Proton, unmarkiert, befindet sich in der Mitte jedes Bildes. Im 2S-Zustand überlappt das Elektron das Proton, und für eine Zeit ungleich Null befindet sich das Elektron innerhalb des Protons selbst. Im 2P-Zustand überlappen Elektron und Proton nie.
Meine Frage bezieht sich auf die Aussage
Für eine Zeit ungleich Null befindet sich das Elektron im Proton selbst
Es macht für mich keinen Sinn, dass das Elektron im Proton sein könnte. Passiert das wirklich oder ist das eine Vereinfachung?
Elektronen sind quantenmechanische Einheiten, elementare Punktteilchen im Standardmodell der Teilchenphysik, gehorchen also quantenmechanischen Gesetzen. Sie werden durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für ihren Ort beschrieben, gegeben durch , Wo ist die Wellenfunktion, eine Lösung der quantenmechanischen Wellengleichung, die das jeweilige Atom beschreibt. (Ich nehme an, es ist Wasserstoff)
Das Proton ist nicht elementar, es ist ein Verbund aus Elementarteilchen, den drei Valenzquarks und einem Meer von Quarks, Antiquarks und Gluonen, ein sehr geschäftiger Ort. Es gibt kein konzeptionelles Problem für das daneben zu findende Elektron, wenn es gemessen wird, außer wie man es misst!
Das Einfangen von Elektronen in Kernen , in denen genügend Energie vorhanden ist, um ein Proton in ein Neutron umzuwandeln, ist der nächste, der experimentell demonstrieren kann, dass sich das Elektron in einer komplexen Umgebung befinden und eingefangen werden kann, um ein Neutron plus ein Elektron-Neutrino zu erzeugen (um die Leptonenzahl zu erhalten). Siehe auch hier.
Jon Kuster
G. Smith
QMechaniker