軌道中の電子|物理

軌道で電子を見つけるというアイデアを最初に思いついたのは誰で、どのようにそれらを見つけるかを知る前に、まず軌道とは何かを理解する必要があります。軌道は、電子が自分自身を配置できるエネルギー準位です。

電子は、利用可能な宇宙空間を占有する傾向があるため、負の電荷を持っています。正の電荷よりも負の電荷を持つ電子は、そのグループの電荷の正味の合計が正で、他のグループの電荷が少ない空間をより多く生成します。

軌道の歴史

古代ギリシャ人は、円の周りに磁力を流すと、同じ大きさで反対の極を持つ円が 2 つできることを発見しました。したがって、「軌道に電子を見つけるというアイデアを最初に思いついたのは誰ですか?」という質問に対する答えの 1 つです。ギリシャ人かもしれません。それだけではありません!

量子力学のコペンハーゲン解釈では、軌道仮説を使用して、電子が原子を離れたときにどこに行くかを説明しています。そのような動きが起こるとき、それは光子の放出を説明します。しかし、この理論では電子が特定の軌道空間を占有する理由を説明できません。

アメリカの物理学者ジョン・バーディーンは、電子が一度に 2 つの異なる軌道を占めることができるという理論を提案しました。

電子は互いに引き付け合うため、同一のパートナーと同じ軌道を占めることを強く好みます。ただし、これが発生するには、電子の質量とスピンが異なる必要があります。

上記の引用は、電子が 2 つの異なる軌道を同時に占めることができることを示しています。たとえば、2 つのボールが同じ場所にあるが、同時に 2 つの異なる場所を占めることができるのと同じです。

電子は軌道にとどまらず、軌道間を飛び回るため、軌道は一度に複数の電子を収容します。この結論は、2 つの粒子が同時に同じ空間を占有できることを示したボーズアインシュタイン凝縮体での実験の後に到達しました。

また、ロンドンのインペリアルカレッジの科学者によって発表された研究は、共有軌道のこの考えを支持しています。彼らの理論によれば、彼らは電子軌道が互いに同じ空間を占めることができることを確認しました.

電子が軌道を占めるという概念を思いついた人もいます。このアイデアは、電子が原子核の周りを楕円軌道で移動する原子構造の前量子モデルから生まれました。

ニールスボーアは、各電子の特定の位置を最初に提案した人物です。彼は「原子論」を使ってこれを行いました。 Erwin Schrödinger は、現在量子力学として知られているものを形成するために、マックスプランクの量子理論を修正しました。

ルイ・ド・ブロイは、1920 年代初頭に電子が軌道を占有するという考えに真剣に取り組んだ最も初期の実験を行いました。これらの実験は、物質の波動と粒子の二重性と、電子の波長が軌道半径よりも大きい理由を調べることから始まりました。

De Broglie の研究では、電子を特定のエネルギー準位に置くことができた場合に何が起こるかを計算し、特定の距離を移動した後に電子がどこで終わるかを見つけました。

その後、1928 年にポールディラックがこのアイデアを思いつきました。彼は電子の相対論的量子論の開発に取り組んでおり、その振る舞いを説明するために反物質の概念を作成しました。彼は、電子が一点にあるのではなく、特定の場所にある可能性があると仮定しました.

反物質のアイデアを思いついた後、ディラックは電子の振る舞いを説明する相対論的理論を開発しようとしました。電子が原子核の周りの軌道を移動する代わりに、ディラックは電子が異なるエネルギー準位で存在できることを提案しました。これは、後に 2013 年に実施された実験によって証明されました。

軌道を共有するというアイデアは、主に次の 2 つの理由から生まれました。

1) 同じ軌道にある 2 つの電子を同じエネルギーにすること。

2) 異なる電子が同じ軌道を占めるのを助けるため.

多くの人が、軌道に電子を見つけるというアイデアを思いつきました。古代ギリシャ人からボーア、ドブロイからディラックまで、誰もが電子の動きと空間の移動に関する研究に大きく貢献しました。