Stellen Sie sich ein Elektron in Sanduhrform vor - orbital . Es hat zwei Lappen. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich im Zentrum des Orbitals befindet, ist null. Dies ist der Punkt, der die beiden Lappen des Orbitals verbindet.
Wenn ich jetzt eine Beobachtung mache, finde ich das Elektron im rechten Lappen des Orbitals. Ich mache eine weitere Beobachtung und es ist immer noch im rechten Lappen. Wenn ich jetzt die dritte Beobachtung mache, befindet sich das Elektron im linken Lappen. Wie kam es in den linken Lappen, ohne durch die Mitte des Orbitals zu gehen? Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich im Zentrum befindet, ist null!
Das Orbital ist eine Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung, das Quadrat der Wellenfunktion, die das in einem Atom gebundene Elektron charakterisiert.
Der „Dichte“-Teil der probabilistischen Definition quantenmechanischer Lösungen ist wichtig, weil er bedeutet, dass ein dx die Wahrscheinlichkeitsdichte multipliziert, um eine Wahrscheinlichkeit um den Punkt x+dx herum zu erhalten. Somit ergibt nicht nur Null, sondern jeder Punkt in der Funktion des Orbitals eine Wahrscheinlichkeit von Null, wenn er nicht mit einem endlichen dx multipliziert wird.
Das Elektron ist nicht auf einer Bahn, wie der Mond um die Erde. Nur die Wahrscheinlichkeitsdichte kann seinen Ort beschreiben, keine Bewegung innerhalb des Atoms. Es befindet sich in einem quantenmechanischen Zustand.
Die Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung ist das, was gemessen werden kann, und das kann mit einer großen Anzahl von Atomen mit Elektronen im selben Orbital erfolgen . Um die Keulenstruktur der p-Orbitaldichteverteilung zu sehen, müsste man zusätzlich alle Atome in der Probe orientieren.
Bei der Messung der Wahrscheinlichkeitsverteilung wird also für ein Atom ein Elektron in der linken Keule gefunden, für ein anderes Atom die rechte Keule usw. Ein zweimaliges Eingreifen in dasselbe Atom ist nicht möglich, da Messungen die Randbedingungen und damit die Lösung der ändern Gleichungen.
Wenn Sie eine Messung durchführen, befindet sich das Elektron nicht mehr im px-Orbital. Wenn Sie alternativ eine lokalisierte Wellenfunktion als lineare Kombination von Grundzustandsorbitalen rechts aufbauen, besteht sie aus mehr als nur diesem px-Orbital. Dies entspricht der Situation nach der Messung. Danach wird die Quantenevolution es aufgrund unterschiedlicher Schwingungsphasen dieser Orbitale auf die linke Seite verschieben (und hin und her, bis die Phasen vollständig inkohärent werden).
Da das Elektron der gewöhnlichen Quantendynamik unterliegt, wie es die Scrödinger-Gleichung vorschreibt, wird es Ströme und Dichteänderungen geben, aber diese werden die Kontinuitätsgleichung erfüllen (da die Scrödinger-Gleichung sie erfüllt). Daher kein plötzliches Springen.
Also über das Gehen durch das Zentrum des Atoms: Um ein lokalisiertes Wellenpaket zu haben, sind höhere angeregte Zustände beteiligt und entwickeln sich, und diese (zusammen mit dem ursprünglichen px-Orbital) tragen den Strom durch das Zentrum.
Emilio Pisanty