Cum se produc salturile cuantice?

Rezumarea primului mesaj :

Ştim azi că Fizica oficială a încercat să ne explice cum, prin ce mecanism intim, primeşte şi cum cedează atomul energie. Doar că eu, greu de cap cum sunt, tot n-am înţeles. Mă puteţi ajuta voi? Nu uitaţi, că sunt pretenţios...




Editare în 1403261809:
Se pare că un prim răspuns este cel amintit de v0id:

v0id a scris:Fotonii sunt creati sau anihilati de procesele de emisie si absorbtie.

Totodata, nu e explicatia mea, ci a fost data de trei mari fizicieni ai secolului trecut, anume Feynman, Schwinger si Tomonaga.

Da. Pentru un laser de exemplu, vrei ca in cavitatea rezonanta cat mai multi atomi sa efectueze simultan aceeasi tranzitie, astfel incat sa obtii un puls de putere maxima.

Moleculele nu pot crea fotoni?

Ba da, sigur ca pot, pe exact acelasi mecanism ca si atomii individuali. Electronii care tranziteaza intre diferite niveluri energetice ale unei molecule emit sau absorb fotoni, dupa sensul tranzitiei (absorb la excitatie si emit la dezexcitatie).

Si nucleele atomice emit sau absorb radiatie electromagnetica.

Atunci un atom nu poate emite simultan un foton cu electronul şi un foton cu nucleul, ambii fotoni de aceeaşi frecvenţă?

Sa emita simultan poate, daca are si invelisul electronic si nucleul excitat, nu poate insa niciodata sa emita fotonii la aceeasi frecventa, deoarece vorbim de scale de energie diferite. Nivelurile atomice sunt separate de la cativa electronvolti pana la kiloelectronvolti, pe cand nivelurile nucleare sunt de regula separate la megaelectronvolt. Asta inseamna ca daca un atom poate emite radiatie intr-un interval de la infrarosu pana la raze X, nucleele atomice emit numai fotoni gamma.


Este urmat de topicul „Certuri din "Cum se produc salturile cuantice?"”.

v0id a scris:Sa emita simultan poate, daca are si invelisul electronic si nucleul excitat, nu poate insa niciodata sa emita fotonii la aceeasi frecventa, deoarece vorbim de scale de energie diferite. Nivelurile atomice sunt separate de la cativa electronvolti pana la kiloelectronvolti, pe cand nivelurile nucleare sunt de regula separate la megaelectronvolt. Asta inseamna ca daca un atom poate emite radiatie intr-un interval de la infrarosu pana la raze X, nucleele atomice emit numai fotoni gamma.

Am subliniat eu „de regulă”. Să înţeleg că sunt şi excepţii? Pot fi aceste excepţii (extraordinare, desigur) tocmai de ordinul kiloelectronvolţilor, în aşa fel încât, măcar teoretic, să fie posibil ca atomul să emită doi fotoni de aceeaşi frecvenţă dar unul din nucleu şi celălalt din învelişul electronic?

Ar trebui sa existe o situatie in care sa ai doua niveluri atomice la aceeasi separatie ca doua niveluri nucleare pentru ca asta sa se intample. Pentru nucleele puternic deformate, cum sunt cele din zona uraniului, starile joase ale nucleului sunt apropiate ca diferenta cu cele care separa cel mai jos nivel electronic al atomului de primul nivel superior, insa nu corespund exact. De exemplu, o tranzitie atomica in Uraniu poate sa iti produca un foton de 95 keVi, iar o tranzitie nucleara (ce urmeaza emisiei alfa din Plutoniu 242 in Uraniu 238 pe o stare excitata, de exemplu) se poate face cu emisia unui foton de 104 keVi.

Energiile lor sunt apropiate, dar cred ca frecventele sunt decelabile una de alta. Poti sa calculezi cu formula care sunt frecventele lor, si apoi scoatem lungimile de unda si vedem daca e detectabila diferenta dintre ele.

Bun, deci înţeleg că, cel puţin teoretic, se poate, totuşi. Asta înseamnă că, teoretic, un atom poate emite doi fotoni de aceeaşi frecvenţă. Am înţeles bine?

Daca e satisfacuta acea conditie, si reusesti cumva sa exciti simultan si nucleul si electronii, atunci da. Trebuie sa ionizezi electronul cel mai strans legat si sa exciti nucleul, dupa care trebuie ca nucleul sa se dezexcite si electronul potrivit sa colapseze pe starea eliberata, ambele simultan. Asta daca exista vreun izotop in Univers pentru care sa existe o diferenta identica intre doua stari din invelisul electronic si doua stari nucleare. Candidatii buni sunt din pacate radioactivi, si se dezintegreaza spre elemente in care starile nucleare sunt separate la energii prea mari ca sa mai fie posibil ce propui tu.

Deci una peste alta, s-ar putea sa fie posibil. Nu vad vreun motiv care sa faca imposibil fenomenul din punct de vedere principial, dar practic cred ca-i greu de pus in evidenta. O sa caut, poate s-a si facut deja si nu stiu eu.

Şi nu te-a preocupat niciodată să înţelegi prin ce mecanism (reproductibil (sau, chiar macroscopic)) poate atomul să creeze fotoni?

Domnilor, este pacat ca un subiect atat de interesant sa fie viciat de o conversatie fara sens.
Sa revenim la atom; atomul este un compus a trei oscilatori, din care unul este la nivelul protonului, adica a quarcilor care oscileaza generand protonul, al doilea este reprezentat de nucleul atomic (protoni si neutroni), luat ca intreg, iar al treilea este reprezentat de intreg atomul cu invelisurile lui electronice. La fiecare nivel exista oscilatii de nivele energetice diferite, astfel la nivelul nucleonilor trecerea de la neutron la proton prin reactia beta minus, emisiunea de energie este materializata in particule materiale (electron si neutrino). In timp ce electronul este o particula clasica, neutrinul ramane deocamdata o particula ce tine loc de foton (avand viteza luminii, dar spinul 1/2), ce apare in urma transformarii quarcilor dintr-o stare in alta ( din up in down si invers). Deci emisiunea energetica a quarcilor ajunge la observator deja transformat in particula, si nu poate fi studiata ca unda electromagnetica libera. Ce motiv impiedica propagarea acestor fotoni mai departe? desigur prezenta fortelor tari modeleaza fotonii emisi in particule in imediata apropiere a nucleonului. Deci in evolutia materiei, mai intai au fost quarcii, apoi prin combinarea acestora in sisteme de quarci au dat nastere la neutroni. Neutronii instabili s-au descompus in protoni, electroni si neutrino, dand nastere la nuclee atomice instabile, nuclee in care neutronii au continuat descompunerea punand in libertate electronii care au format invelisurile atomice, cat si campului electromagnetic, iar punerea in libertate a neutrinilor a dat nastere aparitiei campului gravitational. Iata ca trecand dintr-o etapa in alta quarcii au generat toate particulele si toate campurile cunoscute.

virgil, ia gandeste-te daca nu cumva e posibil ca intrun atom cu multi protoni si electroni, acestia din urma, adica electronii sa faca schimb de pozitii intre ei, (de stari, de orbite). Mai ales cei periferici, cei mai slab legati de nucleu.
E fascinant chiar si un singur atom de hidrogen, daca l-am putea privi asa cum arata el in forma si miscarea lui.
Am auzit de la un vecin ca ar exista chiar mai multe feluri de hidrogeni. Ajuns in ultimul stadiu, el devine neutron.
Dar exista stari intermediare.

Abel Cavaşi a scris:Şi nu te-a preocupat niciodată să înţelegi prin ce mecanism (reproductibil (sau, chiar macroscopic)) poate atomul să creeze fotoni?

Legaturile sunt foarte puternice intre nucleoni fiind de cateva sute de MeV.
Cum putem sa rupem aceste legaturi  ca atomul sa emita energie sub forma de fotoni ?
La ora actuala producem energfie prin fisiune nucleara  care consta in faptul ca  nucleele atomilor
unor elemente grele absorb neutroni, emisi de reactoare si apoi se poate declansa procesul de fisiune -
"spargerea" nucleului greu.
Aceasta fragmentare produce nuclee ale unor elemente mai usoare, dar si neutroni si fotoni de frecventa inalta
(sub forma radiatiilor gamma) si genereaza o mare cantitate de energie.
Nu exista fotoni de aceeasi frecventa emisi prin ionizarea atomului (prin indepartarea electronilor)
ca cei rezultati prin spargerea nucleului si v0id induce erori . Insa avem un procedeu fuziunea nucleara !
Fuziunea nucleara care este procesul invers fisiunii.Aici salturile cuantice au loc altfel :
In loc de spargerea unui nucleu in fragmente mai mici (cum se intampla în cazul fisiunii),
aici e vorba despre unirea a doua nuclee mai mici ca sa formeze unul mai mare.
Acest lucru se realizeaza numai atunci cand se realizeaza presiuni uriase la temperature inalte cand atomilor
le sunt smulsi electronii si are loc emiterea fotonilor dar de frecventa mai mica decat gama .

Aş vrea să vă amintesc că în acest topic mă interesează să ne concentrăm în special la salturi, nu la ce particule se produc în diferitele reacţii. Vreau să înţelegem esenţa salturilor, deci, mai concret (conform Fizicii actuale), esenţa creării şi anihilării fotonilor.

Acest lucru se realizeaza numai atunci cand se realizeaza presiuni uriase la temperature inalte cand atomilor
le sunt smulsi electronii si are loc emiterea fotonilor dar de frecventa mai mica decat gama .

In toate cazurile, emisiunea fotonilor are loc atunci cand se trece de la o forma de organizare a materiei ce ocupa un volum mai mare, la o forma de organizare cu un volum mai mic. De exemplu un gaz comprimat se incalzeste si emite radiatii calorice (fotoni de joasa energie), adica prin comprimare se elimina o parte din spatiul ce inconjoara fiecare atom sau microcristal. Un atom excitat presupune saltul electronilor pe o orbita exterioara ocupand un volum mai mare, in timp ce prin emisie laser, electronii revin la orbitele mai apropiate de nucleu ocupand un volum mai mic. Un nucleu radioactiv emite radiatii alfa beta si gama (fotoni de mare energie), trecand intr-o forma de organizare cu volum mai mic. Deci acumularea de energie presupune ocuparea unui spatiu vital mai mare, in timp ce emisia de energie (fotoni) presupune ocuparea unui volum mai mic. Orice salt cuantic presupunere o crestere volumica a spatiului ocupat de structura respectiva. Desi la energii mai inalte, frecventele oscilatiilor cresc, si lungimile de unda ale vibratiilor scad, contrar asteptarilor, volumul ocupat de acestea este mai mare. Acest lucru presupune ca energia (fotonii) absorbiti contribuie la cresterea spatiului ocupat de structura care vibreaza. Deci fotonii pot fi considerati printre altele ca "unitati de spatiu".

Nu exista fotoni de aceeasi frecventa emisi prin ionizarea atomului (prin indepartarea electronilor)
ca cei rezultati prin spargerea nucleului si v0id induce erori .

CAdi insista.... .... uita-te pe un tabel de energii de legatura pentru electroni atomici, si consulta o baza de date de structura nucleara. O sa vezi ca in regiunea Uraniului starile nucleare joase sunt apropiate cu energia de legatura a electronului de pe cea mai joasa patura, deci daca ai reusi sa-l ionizezi p-ala, radiatia emisa de un electron de pe un nivel superior care cade pe locul vacant ar fi foarte apropiata ca frecventa cu energia radiata de tranzitiile nucleare intre starile joase ale nucleului.

In exemplul pe care l-am dat eu, frecventa fotonului atomic ar fi de   Hz, pe cand cea a fotonului nuclear ar fi de   Hz.

..............

v0id a scris:

Nu exista fotoni de aceeasi frecventa emisi prin ionizarea atomului (prin indepartarea electronilor)
ca cei rezultati prin spargerea nucleului si v0id induce erori .

CAdi insista.... .... uita-te pe un tabel de energii de legatura pentru electroni atomici, si consulta o baza de date de structura nucleara. O sa vezi ca in regiunea Uraniului starile nucleare joase sunt apropiate cu energia de legatura a electronului de pe cea mai joasa patura, deci daca ai reusi sa-l ionizezi p-ala, radiatia emisa de un electron de pe un nivel superior care cade pe locul vacant ar fi foarte apropiata ca frecventa cu energia radiata de tranzitiile nucleare intre starile joase ale nucleului.

In exemplul pe care l-am dat eu, frecventa fotonului atomic ar fi de   Hz, pe cand cea a fotonului nuclear ar fi de   Hz.

..............

Cazul prezentat de tine este absolut teoretic, pentru ca niciodata nu se poate ajunge la nivelul de ionizare propus de tine, fara ca sa dispara si ceilalti electroni aflati pe straturile superioare, astfel ca nu vom mai avea electroni care sa sara de pe nivelul doi, pe unu. Insa este interesant faptul ca oscilatori aflati pe nivele diferite de organizare (nucleu si atom) pot emite macar teoretic fotoni de aceiasi frecventa.

Teorie pe *****. De emisie atomica de raze X, sau de efect fotoelectric in patura K ai auzit? Problema nu e cu electronii, ci cu nucleele respective, ca sunt radioactive. Altfel insa, radiatia emisa in acele cazuri de invelisul electronic si de nucleu este cat se poate de comparabila, ceea ce ne arata inca odata cum bubuie CAdi de prostie.

Curge prostia de pe el ca apa de la robinet.  

v0id a scris:Teorie pe *****. De emisie atomica de raze X, sau de efect fotoelectric in patura K ai auzit? Problema nu e cu electronii, ci cu nucleele respective, ca sunt radioactive. Altfel insa, radiatia emisa in acele cazuri de invelisul electronic si de nucleu este cat se poate de comparabila

Totusi la intrebarea lui Abel, daca un atom poate emite doi fotoni de aceiasi frecventa, raspunsul este ca un atom nu emite decat cate un foton, indiferent daca provine din nucleu sau din paturile electronice, deoarece avem de a face cu doi oscilatori diferiti (nucleu si atom), in care populatia de nucleoni oscileaza pe anumite frecvente, in timp ce populatia de electroni oscileaza pe alte frecvente, de regula complet diferite. Emisiunea razelor X este comparabila cu emisiunea razelor gama asa cum ai aratat tu, dar nu sunt produse niciodata in acelasi timp, avand cauze diferite.

v0id a scris:Teorie pe *****. De emisie atomica de raze X, sau de efect fotoelectric in patura K ai auzit? Problema nu e cu electronii, ci cu nucleele respective, ca sunt radioactive. Altfel insa, radiatia emisa in acele cazuri de invelisul electronic si de nucleu este cat se poate de comparabila, ceea ce ne arata inca odata cum bubuie CAdi de prostie.

Curge prostia de pe el ca apa de la robinet.  

Esti amuzant ! Cand pierzi din teren jignesti interlocutorii .   

.................
Ce spune virgil e o tampenie. Nu numai ca emisia atomica de raze X e observabila fara sa fie nevoie sa fie ionizat tot atomul, dar ionizarea totala in sine se face cu laserele moderne. Tipii studiaza nuclee complet dezbracate de electroni in laboratoare, dar ce ne pasa noua.   

Hai sa te ajut, ia de aici un tabel cu energii de legatura atomice, si ia de aici structura lui Uraniu-238 de exemplu. Ia apuca-te sa calculezi frecventele fotonilor pentru tranzitii intre starile joase ale nucleului, si apoi vezi cu ce frecventa este emis fotonul care rezulta din tranzitia L1-K in Uraniu.

....... cum iese.

Taci mai din gura ca spui numai trasnai . Ce legatura are una cu alta ?
Eu am spus ca difera frecventa la fotonii rezultati din indepartarea electronilor din atom
cu cei rezultati la spargerea nucleului.
Mai si insisti in greseala!

Mai handicapatule, daca ionizezi complet atomul nu mai rezulta nici un foton, ca nu mai are ce electron sa dezexcite. Dar ia ionizeaza tu electronul din patura K, si apoi calculeaza frecventa fotonului emis la tranzitia L1-K. Apoi compara asta cu frecventa fotonilor emisi intre starile joase ale nucleului.

Cu tine nu se poate discuta .Tu nu poti sa porti o discutie civilizata si nu ai ce
cauta pe un forum.

Doar pentru tine ca sa bagi la cap :
Una este sa spargi nucleele alta este sa ionizezi atomul .  

......

Intrebarea lui Abel a fost;
Re: Cum se produc salturile cuantice?
Scris de Abel Cavaşi Ieri la 21:41

-Bun, deci înţeleg că, cel puţin teoretic, se poate, totuşi. Asta înseamnă că, teoretic, un atom poate emite doi fotoni de aceeaşi frecvenţă. Am înţeles bine?
Deci Void, tu consideri ca un atom poate emite doi fotoni de aceiasi frecventa in acelasi timp? cum produci excitarea simultana a doi electroni identici, sau a unui electron si a nucleului respectiv cu aceiasi frecventa?

Abel a intrebat daca principial e posibil, si variatele ar fi urmatoarele:

1. In absenta unui camp magnetic extern in care sa fie plasat atomul, energia electronilor este degenerata dupa spin, deci poti sa exciti doi electroni de pe acelasi nivel (dar cu spini diferiti) si sa obtii doi fotoni la aceeasi energie.

2. Este posibila, dar foarte rara, tranzitia cu doi fotoni a unui singur electron. Adica electronul pierde aceeasi energie, dar in loc sa fie transmisa de un singur foton, este impartita in mod egal la doi fotoni. Merge si efectul invers, in loc sa exciti un electron cu un foton de energie mare, sa il exciti cu doi fotoni care il lovesc simultan, fiecare avand jumatate din energia necesara. Genul acesta de tehnica este folosita in imagistica medicala a tesuturilor vii.

v0id a scris:Abel a intrebat daca principial e posibil, si variatele ar fi urmatoarele:

1. In absenta unui camp magnetic extern in care sa fie plasat atomul, energia electronilor este degenerata dupa spin, deci poti sa exciti doi electroni de pe acelasi nivel (dar cu spini diferiti) si sa obtii doi fotoni la aceeasi energie.

2. Este posibila, dar foarte rara, tranzitia cu doi fotoni a unui singur electron. Adica electronul pierde aceeasi energie, dar in loc sa fie transmisa de un singur foton, este impartita in mod egal la doi fotoni. Merge si efectul invers, in loc sa exciti un electron cu un foton de energie mare, sa il exciti cu doi fotoni care il lovesc simultan, fiecare avand jumatate din energia necesara. Genul acesta de tehnica este folosita in imagistica medicala a tesuturilor vii.

Interesant ce spui, ai citit despre experiente care demonstreaza acest lucru? de exemplu cei doi fotoni cu energia pe jumatate trebuie sa se afle in faza, in opozitie de faza, sau indiferent cum?

Iata ce m-a facut sa afirm ca difera frecventa unui foton emis la dislocarea
unui electron din atom fata de cel care ia nastere la spargerea unui nucleu:
Se stie ca taria fortelor electromagnetice in raport cu fortele tari (care au valoarea 1)
este de 10^-2 si sunt fortele care tin legati electronii de nucleu.Forta tare are taria
1 si este responsabila de stabilitatea protonilor si neutronilor tinand impreuna quarcii
exisenti.Nucleul atomului contine insa protoni si neutroni care sunt tinut legati
de forta slaba de intensitate 10^-5 in raport cu forta tare.
Deci diferenta intre fortele care tin legati electronii de nucleu fata de fortele care tin
protonii si neutronii in nucleu este 10^-3 .
Cum  energia unui foton E = hv  (ct.Planck xfrecventa) rezulta ca si frecventa fotonilor rezultati la dislocarea
electronilor din atom (ionizarea atomului) va fi diferita fata de frecventa fotonilor rezultati la spargerea nucleului.

Nucleul atomului contine insa protoni si neutroni care sunt tinut legati
de forta slaba de intensitate 10^-5 in raport cu forta tare.
Deci diferenta intre fortele care tin legati electronii de nucleu fata de fortele care tin
protonii si neutronii in nucleu este 10^-3 .
Cum energia unui foton E = hv (ct.Planck xfrecventa) rezulta ca si frecventa fotonilor rezultati la dislocarea
electronilor din atom (ionizarea atomului) va fi diferita fata de frecventa fotonilor rezultati la spargerea nucleului.

Frecventa fotonilor emisi este comparabila cu perioada de orbitare a electronilor, si acelasi lucru se intampla si in nucleu. Deoarece raza de orbitare a nucleonilor este egala cu raza nucleului, atunci fotonii emisi de nucleu, ar putea avea frecventa apropiata de fotonii emisi de electronii care sar de pe orbita doi pe orbita unu, insa acest lucru nu se intampla niciodata in acelasi timp ci in conditii complet diferite.

virgil a scris:

Nucleul atomului contine insa protoni si neutroni care sunt tinut legati
de forta slaba de intensitate 10^-5 in raport cu forta tare.
Deci diferenta intre fortele care tin legati electronii de nucleu fata de fortele care tin
protonii si neutronii in nucleu este 10^-3 .
Cum  energia unui foton E = hv  (ct.Planck xfrecventa) rezulta ca si frecventa fotonilor rezultati la dislocarea
electronilor din atom (ionizarea atomului) va fi diferita fata de frecventa fotonilor rezultati la spargerea nucleului.

Frecventa fotonilor emisi este comparabila cu perioada de orbitare a electronilor, si acelasi lucru se intampla si in nucleu. Deoarece raza de orbitare a nucleonilor este egala cu raza nucleului, atunci fotonii emisi de nucleu, ar putea avea frecventa apropiata de fotonii emisi de electronii care sar de pe orbita doi pe orbita unu, insa acest lucru nu se intampla niciodata in acelasi timp ci in conditii complet diferite.

Aici este vorba de energiile de legatura care difera cum am mai spus .
Rezulta ca si frecventa fotonilor rezultati este diferita .Energia electromagnetica este de 10^-2 .Iar energia din nucleu este de 10^-5
Energia fotonului E= hv .

Magie.

Ideea e ca trebuie sa privim altfel realitatea. Mecanica cuantica e doar un exemplu timid despre ce e defapt realitatea.