În filme, oamenii trec prin pereți precum fantomele – gândiți -vă viziunea de la „Răzbunători” sau Harry Potter trecând prin platforma 9¾. Arată fără efort. Dar în lumea reală, încercarea acelui truc te -ar lăsa doar cu un nas învinețit și o mulțime de întrebări.
O întrebare, de exemplu, ar putea fi de ce nu putem merge prin pereți? Atomicare sunt blocurile de materie, sunt în mare parte spațiu gol. Nucleul minuscul – care este despre De 100.000 de ori mai mic decât întregul atom – Stă în centru, în timp ce electronii orbitează departe. Atunci de ce obiectele solide se simt atât de solide?
Există două concepte de fizică care fac imposibilă mersul prin materiale solide: repulsia electrostatică și principiul excluderii Pauli, au spus experții Live Science.
Clasic, un atom are un nucleu, care este format din protoni și neutroni și electroni care se deplasează în jurul său. Încărcarea pozitivă a protonicilor și încărcarea negativă a electronilor se trag unul spre celălalt, ținând atomul împreună.
Dar în Mecanica cuanticăelectronul nu se mișcă într -un cerc îngrijit. În schimb, formează un fel de nor – o zonă confuză în care este MAI fi. Aceasta se numește „un nor de probabilitate” Raheem Hashmania declarat pentru Live Science, un student doctoral în fizică la Universitatea din Wisconsin-Madison. Acest nor nu se mișcă. Se află doar acolo, arătând locurile în care electronul este cel mai probabil să fie găsit.
Norul face periferia atomului încărcat negativ. „Dacă încerc să merg printr -un perete, atomii din corpul meu vor vedea [ones] în perete și se vor respinge reciproc, ” Steven Rolstona spus un fizician la Universitatea din Maryland, Live Science.
Înrudite: Câți atomi sunt în universul observabil?
Aceasta se numește repulsie electromagnetică – ca atunci când încercați să împingeți aceiași poli de doi magneți împreună. Când merg printr -un perete, electronii interacționează prin unde electromagnetice. Aceste unde fac parte din forțele care împiedică atomii să se suprapună și de ce materie solidă rămâne și se simte solidă.
Dar dacă atomii ar fi împinși și mai aproape împreună?
De aici vine principiul excluderii Pauli. Acesta afirmă că este sigur particulenumit Fermions, nu poate împărtăși aceeași stare energetică sau nu poate fi în același loc în același timp. Electronii sunt fermioni, deci, în acest caz, termenii sunt interschimbabili.
„Când acei nori de electroni încep să se apropie unul de celălalt, ei se suprapun, ceea ce înseamnă că doi electroni ar putea împărtăși același spațiu fizic”, a explicat Hashmani. „În conformitate cu principiul de excludere al lui Pauli, acest lucru nu este permis”.
Ambele concepte – principiul excluderii Pauli și repulsia electromagnetică – împiedică atomii să ocupe același spațiu. Fără ele, materie solidă așa cum știm că nu i -ar ține forma. În lichide și gaze, atomii au mai multă libertate de a se deplasa, dar se aplică aceleași reguli. Ei doar împiedică atomii să se suprapună, nu să se deplaseze.
Cu toate acestea, chiar dacă este aproape imposibil ca obiectele să treacă unul prin celălalt, mecanica cuantică oferă întotdeauna un răspuns interesant: din punct de vedere tehnic, există o șansă minusculă a putut întâmpla.
Particule precum electronii nu se comportă ca niște bile solide minuscule. În schimb, ele acționează, de asemenea, ca valuri, iar acele valuri se pot întinde uneori pe lângă barierele fizice.
Să spunem că o undă reprezentând o particulă lovește un perete – o barieră pe care nu are suficientă energie pentru a traversa. În Mecanică clasicăar fi doar să respingă. Dar în mecanica cuantică, valul nu se oprește brusc, a spus Hashmani. În schimb, începe să se descompună exponențial pe măsură ce intră în barieră. Dacă peretele este suficient de subțire, acel val ar putea avea încă o prezență mică pe cealaltă parte. Și pentru că unda reprezintă probabilitatea unde ar putea fi particula, există o mică șansă ca particulele să apară pe cealaltă parte. Aceasta se numește tunel cuantic.
Totuși, probabilitatea unei persoane întregi să treacă printr -un perete „ar fi ceva de genul 1 din 10 până la puterea de 10 până la puterea de 30 de ani”, a spus Hashmani. “Dacă puneți asta într -un calculator, vă va oferi în mod efectiv zero. Niciun calculator pe planetă nu vă va oferi ceva care nu este zero. Așa este infinitim de mică probabilitatea.”
Rolston a fost de acord. “Este cam la fel de aproape de zero, dar nu este zero”, a spus el. “Este atât de infinitim de mic, încât sunt sigur că nu s -ar întâmpla în epoca universului.”