Wie groß kann ein Atom werden? Wie weit kann ein Elektron am weitesten von seinem Kern entfernt sein?

Atome mit Elektronen bei sehr großer Hauptquantenzahl ($n$) werden Rydberg-Atome genannt .

Zufälligerweise berichtet die neueste Physics Today über einen Artikel über den Nachweis von extragalaktischen Rydberg-Atomen mit$n$so hoch wie 508 (!), was sie ungefähr 250.000-mal so groß macht wie dasselbe Atom im Grundzustand. Das ist größer als ein Mikrometer.

Das Papier ist Astrophys. J. Lett. 795, L33, 2014. und die Zusammenfassung lautet

Kohlenstoff-Funkrekombinationsleitungen (RRLs) bei niedrigen Frequenzen ($\lesssim 500 \,\mathrm{MHz}$) verfolgen die sonst schwer zu beobachtende kalte, diffuse Phase des interstellaren Mediums. Wir präsentieren die Detektion von Kohlenstoff-RRLs in Absorption in M82 mit dem Low Frequency Array im Frequenzbereich von$48-64 \,\mathrm{MHz}$. Dies ist der erste extragalaktische Nachweis von RRLs von einer anderen Spezies als Wasserstoff und darunter$1,\mathrm{GHz}$. Da die Kohlenstoff-RRLs nicht einzeln nachgewiesen werden, haben wir das beobachtete Spektrum mit einem Musterspektrum von Kohlenstoff-RRLs kreuzkorreliert, um eine Radialgeschwindigkeit von zu bestimmen$219 \,\mathrm{km \,s^{–1}}$. Mit dieser Radialgeschwindigkeit stapeln wir 22 Kohlenstoff-$\alpha$Übergänge von Quantenebenen$n = 468$–$508$ein erreichen$8.5\sigma$Erkennung. Das Profil der Absorptionslinie zeigt ein schmales Merkmal mit einer maximalen optischen Tiefe von$3 \times 10^{–3}$und FWHM von$31 \,\mathrm{km \, s^{–1}}$. Eine nähere Betrachtung legt nahe, dass das schmale Merkmal einer breiten, flachen Komponente überlagert ist. Das Gesamtlinienprofil scheint mit dem 21 cm HI-Linienprofil zu korrelieren, das aus der HI-Absorption in Richtung der Supernova-Überreste im Kern rekonstruiert wurde. Die geringe Breite und Schwerpunktgeschwindigkeit des Merkmals legen nahe, dass es mit der nuklearen Starburst-Region assoziiert ist. Es ist daher wahrscheinlich, dass die Kohlenstoff-RRLs mit kaltem Atomgas in Richtung des Kerns von M82 assoziiert sind.

Theoretisch ist ein Wasserstoffatom ein Proton mit seinem entsprechenden Elektron „fast“ im Unendlichen! Daher kann n tatsächlich sehr groß werden! Wenn wir jedoch auf der "praktischen" Seite den Ionisationspunkt als den Punkt akzeptieren, an dem Wasserstoff aufhört, Wasserstoff zu sein (etwa 13 eV), dann wäre n viel kleiner.