¿Cuáles son las cosas en el espacio entre el protón y el electrón o el neutrón?

En la teoría cuántica, las partículas no tienen una posición bien definida, y de hecho están descritas por una función de onda de valor complejo que es, en cierto sentido, la raíz cuadrada de la probabilidad de encontrar esa partícula en cierto punto. Alrededor de un núcleo, esta función de onda ciertamente no es cero, lo que significa que esta región no es exactamente un vacío.

Desde el comienzo de la teoría cuántica, las personas han debatido la importancia física de la función de onda y si tiene un significado físico. En otras palabras, ¿una función de onda distinta de cero en un punto significa que algo está realmente allí? En la teoría de la decoherencia cuántica, la evidencia parece sugerir que sí, la interpretación de onda es ciertamente más fundamental que la interpretación de partículas, que parece surgir de muchas interacciones corporales. Por lo tanto, diría que la nube de electrones alrededor del núcleo es realmente diferente de un vacío, se podría decir que existe algún tipo de amplitud de carga allí. Tampoco olvidemos el principio de exclusión de Pauli, afirmando que dos electrones no pueden ocupar el mismo estado cuántico, creando una gran repulsión si otro electrón intentara entrar en ese estado. Entonces, en ese sentido, esta región sería muy diferente del vacío.

Pensar en el átomo como una colección de bolas giratorias alrededor de un núcleo es lo que llamo la ilusión de Rutherford. Rutherford se sorprendió cuando sus electrones se recuperaron de un ánodo de metal.

Todas las “partículas” en un átomo son tanto partículas como ondas, en superposición cuántica. La característica que revelan depende de la naturaleza del experimento. Desde ese punto de vista, los electrones existen como “ondas de Broglie” que abarcan el núcleo en oposición a las partículas discretas. La longitud de onda depende de la energía de valencia del electrón en su órbita.

Lo mismo ocurre con los protones y neutrones. Solíamos pensar en ellos como cosas amorfas en un “modelo de gota de agua”. En las longitudes de Planck más pequeñas, son olas compuestas de quarks. Una forma de ver los quarks es como si fueran los extremos de las cuerdas sintonizadas que vibran rápidamente.

Las interacciones entre el neutrón y los protones están mediadas por un campo que llena el espacio a su alrededor. Este campo es extremadamente potente pero de muy corto alcance. Dada la propensión de los físicos a pensar las cosas en forma de partículas y ondas, asignamos el nombre de “gluón” a los portadores de fuerza en este campo. Se intercambian entre los neutrones y los protones y se unen para que sus fuerzas eléctricas repulsivas sean superadas.

Entre el núcleo y la nube de electrones, la fuerza atractiva es eléctrica. Los electrones negativos atraen a los protones positivos, manteniendo todo el átomo unido. Cualquier desequilibrio en estas fuerzas que vemos como “ionización” y los detalles de estas fuerzas es lo que hace que la química funcione.

Entonces, en resumen, los espacios en el átomo están llenos de energías de campo, ya sea el campo eléctrico (electromagnético) o el campo nuclear fuerte.

¿Qué “espacio entre el protón y el electrón”? Como muestra la función de onda para el orbital 1S de un electrón alrededor de un núcleo de hidrógeno, la probabilidad de que el electrón se encuentre en el núcleo no solo es no nula, sino que es relativamente alta. Simplemente no puede permanecer allí debido al principio de incertidumbre de Heisenberg. Tampoco puede unirse con el protón para formar un nuevo nucleón porque eso violaría la conservación de la carga de leptón.

Del mismo modo, la misma función de onda muestra que la probabilidad de encontrar un electrón en cualquier lugar dentro del radio atómico clásico no es cero, por lo que es difícil decir que hay algún espacio “entre el protón y el electrón”.

Ahora bien, si tuviera que pedir la probabilidad de encontrar el electrón en un punto del espacio dado en un momento dado, y la probabilidad de encontrar el protón en algún otro punto del espacio dado al mismo tiempo, encontrará que la distancia entre Ellos están saltando por todo el lugar. Y el espacio entre ellos en esos momentos no está ocupado por nada.

Ahora la pregunta sobre el espacio entre un protón y un neutrón es un poco diferente, ya que al ser hadrones, tanto el protón como el neutrón tienen volumen (en el caso anterior, solo el protón tiene volumen, el electrón es una partícula similar a un punto). Pero el resultado es básicamente el mismo, y la diferencia es que ahora el rebote tiene lugar casi en su totalidad dentro del núcleo en lugar de en todo el átomo.

Esa respuesta sobre la función de onda fue buena.
En la otra región, a la que no pertenece la función de onda, se intercambian fotos virtuales. Tiene que ser fotón porque los fotones son los portadores de fuerza de la fuerza electromagnética. Por lo tanto, cualquier fenómeno que ocurra debido a la fuerza electromagnética es debido al intercambio de fotones.

Fuerza fuerte, fuerza débil, fuerza electromagnética y fuerza de gravedad. Si no consideras que estos tengan suficiente “valor”, entonces considera sus portadores de fuerza: gluones, bosones W y Z, fotones y bosones de higgs. Todas estas cosas están dentro de otra cosa llamada espacio-tiempo. En una escala muy pequeña, hay dimensiones adicionales que son curvas. También hay una espuma cuántica con partículas y antipartículas que emergen y se aniquilan una y otra vez en pequeños casos de tiempo y espacio, o espacio-tiempo para ponerlo mejor.

Por lo que la ciencia puede decir, hay dos “cosas”: el campo de fuerza de la Fuerza Electromagnética que “mantiene” al electrón alrededor del núcleo (que no es del todo cierto, ya que el electrón no orbita realmente alrededor del núcleo) y la vacío que es siempre omnipresente. Eso es. Otra respuesta sería un montón de partículas virtuales que aparecen y desaparecen, espuma cuántica o algo que nadie conoce. 🙂

Protón y Neutrón están en el núcleo de un átomo, es compacto y densamente empaquetado, las partículas están retenidas por fuerzas fuertes. Imagina una roca en la arena, ¿estaría la arena dentro de esa roca? sí, está hecho de él, pero no puedes decir que encontrarías arena en él, porque es una forma densa.
Entre los electrones y Nucleus se puede decir que existe espacio, espacio no compuesto de vacío sino de cosas normales. Hay fuerzas electrostáticas, sí, pero eso nunca supone una limitación para otras cosas, ya que “otras cosas” no están cargadas, a diferencia de los protones y los electrones, no interfieren, a menos que las partículas colisionen o los campos se interrumpan.

Creo que los electrones son “nubes” en lugar de “bits”, pero bits que orbitan a la velocidad para formar la nube. Y mi creencia es que estos bits se aceleran a través del vacío. (Esta es una pura conjetura para un A 2A y se modificó para encajar con un buen comentario).