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平方センチメートルにいくつの電子が収まることができますか?

これは見た目よりも難しい質問です! その理由は次のとおりです。

* 電子は非常に小さい: それらのサイズは非常に瞬間であるため、大きなオブジェクトの場合と同じように、「半径」について実際に話すことすらありません。

* 量子力学: 電子は小さな大理石のように振る舞いません。それらは波のような特性を示し、量子力学の規則が適用されます。 これは、箱の中の大理石のようにそれらを一緒に詰めることができないことを意味します。

* パウリ除外原理: 同じ量子状態(同じエネルギーレベルとスピン)を占めることはできません。これは、電子が互いに崩壊しないようにする基本的なルールです。

それで、私たちは何と言うことができますか?

* 理論的に: 電子の量子性を無視し、それらを小さなポイントと見なすだけで、特定の空間に収まる可能性のある理論的な最大数を計算できます。ただし、これは非常に非現実的なシナリオです。

* 現実的に: 答えに最も近いのは、材料の電子の密度について考えることです。 たとえば、固体のような銅では、1立方センチメートルあたり膨大な数の電子があります。 しかし、ここでも、電子はしっかりと詰め込まれていませんが、依然として量子ルールによって管理されています。

要約する

*平方センチメートルに収まる電子の数に対する簡単な答えはありません。

*電子の量子性とパウリ除外の原理により、それらを単純に「梱包」することは不可能です。

*材料の電子密度の概念は、電子の分布について考えるためのより現実的な方法を提供します。

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