je me pose une question basique de physique :
on sait que les particules de charge opposée s'attirent.
J'aimerais beaucoup comprendre le mécanisme qui empêche les électrons de "tomber" au centre de l'atome vers les protons, qui sont sensés les attirer vu qu'ils sont "+".
Pouvez-vous m'expliquer ceci ?
Nils
N'est-il pas plus profitable de s'habituer dès le départ avec l'idée d'un électron délocalisé, qui baignerait l'atome entier à la façon d'un champ?
(j'ignore comment l'équation de Schrödinger décrit un électron dans l'atome, mais je suppose qu'il doit y avoir une symétrie centrale (l'électron n'a pas plus de chances d'être détecté à gauche qu'à droite, ni en haut qu'en bas).
Ah ! Enfin un qui remet les pieds sur Terre...
Et merci au passage à "Bétatron" de nous avoir mis sous les yeux une aussi jolie pièce à conviction que son
http://voyage.in2p3.fr/atome.html. Figure désormais en bonne place au sottisier.
Réponse à Nils, dit "vae-" :
Tu as conservé au passage l'hypothèse subreptice que les électrons seraient "
très petits" par rapport à l'atome. Cette idéation demeure hégémonique depuis 1911 environ, depuis Rutherford. Elle était toujours enseignée à l 'in2p3 quand j'y étais. Il n'existe aucune expérience qui la soutienne, elle est au contraire démentie par des centaines d'expériences incassables.
Un électron lié à un noyau, est
- soit exactement si c'est un électron de couche la plus externe (c'est à dire la moins liée),
- soit approximativement s'il est plus lié,
aussi grand que l'atome lui-même.
Dans un état fondamental, non excité, il ne peut pas "tomber" plus bas : il y est déjà, au plus bas. Et les états excités ne durent pas longtemps.
Et cette grandeur, ce "diamètre" est intrinsèquement et irrémédiablement flou.
Toutes les vidéos font plaisir à leur créateur, en nous exhibant des petites billes vertes (censées être des électrons), orbitant autour de petits grumeaux mauves, censés être des noyaux. C'est tellement mignon !
Sauf qu'expérimentalement, il n'existe rien de rien qui pourrait nous dire de combien c'est "
petit", ou rond, ou coloré, un électron.
Même la catégorie de base présupposée par ces vidéos, l'espace macroscopique usuel, perd toute validité à l'échelle microphysique de l'électron.
En revanche, depuis 1926, on sait calculer la densité de l'électron lié d'un hydrogénoïde, projetée sur notre espace macroscopique. Soit pour l'état le plus simple, à n = 1 et l = 0 :
[TEX]R_{1 0} = (\frac{Z}{a_0})^{\frac{3}{2}}.2e^{- \frac{\rho} {2}[/TEX]
Et un électron pas ou peu lié, c'est grand de combien ?
Prenons un électron de conduction du cuivre.
Il est à l'énergie de Fermi, soit pour le cuivre à l’ambiante 7 éV, donc à la vitesse de groupe de Fermi pour ces électrons de conduction : 1 570 km/s. La vitesse de phase est de 57,2 . 10
9 m/s. Sur un libre parcours moyen de 200 Å, donc pendant une durée de 12,7 fs (femtosecondes), l’onde de phase parcourt 0,738 mm. Tandis que la longueur d’onde de cette phase d’électron, est d’environ 4,6 Å. L’extension spatiale de cet électron est du même ordre de grandeur: quelques dizaines à quelques centaines d'ångströms.
Aux extrémités de chaque propagateur, on trouve l’interaction avec le plus souvent un phonon, ou avec une irrégularité du réseau, telles que dislocations, lacunes et impuretés.
Donc chaque électron occupe simultanément une à plusieurs dizaines de distances interatomiques...
Autre expérience, quotidienne en métallurgie au labo de microscopie électronique, faire un diffractogramme de Laue sur une inclusion qui nous intrigue, en transmission sur lame mince. Il suffit de changer la focalisation et la ddp accélératrice. On obtient bien des diagrammes de taches en bel arrangement géométrique, selon la ddp et donc la vitesse de groupe choisie. Or toute la radiocristallographie repose sur le fait que la largeur et la profondeur de chaque onde, de chaque photon X, ou neutron, ou électron diffractant, est au moins d'une demi-douzaine, et de préférence largement plus, de distances inter-plans.
De la largeur des pics de diffraction X, on peut déduire l'ordre de grandeur des cristallites diffractantes. On distingue aisément le diffractogramme d'une argile de celle d'un limon, même de composition minéralogique voisine, à la largeur des pics. Lors d'une expertise juridique, j'ai attiré l'attention du juge sur la finesse des raies, prouvant que l'escroc international contre qui je témoignais, ne savait pas distinguer une argile d'un limon. Or il a fait acheter la carrière au client, sur la base de sa nullité et de son bluff... Et il avait multiplié les autres fautes professionnelles, voire les faux en écritures.
Et pour un Laue électronique, il s'agit bien de l'extension spatiale de
chacun des électrons du faisceau.
"
Chacun", on ne peut pas transiger là dessus. Il n'existe aucune "
phase globale" pour un faisceau d'électrons. Il n'existe pas de laser à électrons, et il n'y aura jamais de lasers à fermions. Chaque électron est trop divergent en fréquence et en direction avec tout autre, pour jamais interférer avec un autre. Chacun n'interfère qu'avec lui-même, quel que soit le nombre de branches de trajet qu'il ait empruntées simultanément.
Conclusion :L'idéation que l'électron serait "
très petit", bien plus petit que l'atome, que l'atome serait constitué d'un grand trou, juste parcouru par des farfadets paradoxaux, Hop ! Aux poubelles de l'Histoire !
Si tu lis "
densité de probabilité de présence de particule", conserve "densité", et jette le restant à la poubelle. Ce restant présuppose des postulats indéfendables, démentis par toutes les expériences.
Il y en aurait encore pas mal à dire, et des liens à donner où la question à déjà été traitée, mais ce sera peine perdue : je suis un auteur haï et banni par quelque chef anonyme et masqué à FS. Toutes les insultes à mon égard sont permises et protégées. Toute protestation et demande d'explication de ma part est immédiatement effacée, et punie de bannissement.