Нулевая вероятность найти электрон в ядре

волновая функция, описывающая электрон в p-состоянии ($L=1$) с$m=0$действительно исчезает в$z=0$плоскости, поскольку сферическая гармоника$Y_{10}$пропорциональна$\cos(\theta)$которая исчезает в этом плане - даже в самом начале.

Квадрат абсолютного значения этой волновой функции описывает плотность вероятности того, что электрон находится в данной точке. Это верно в любой момент и полностью отвечает на вопрос «куда делся электрон». Поскольку состояние стационарное, оно перешло в то самое место, где всегда было — в р-состояние.

Можно подумать, что электрон прыгает между положительными$z$и отрицательный$z$полуоблака. И действительно, подход Фейнмана к интегралу по путям в квантовой механике говорит вам, что вы должны просуммировать все возможные траектории, чтобы получить амплитуды перехода. Они всегда будут включать траектории, проходящие между полуоблаками или где-либо еще во Вселенной. Это правда, что большинство из них почти отменят. И это правда, что$l=1$,$m=0$волновая функция обращается в нуль$z=0$самолет. Здесь нет противоречия.

В (неправильной) теории Бома электрон (воображаемый реальный точечный) находится под влиянием «квантового потенциала», который отталкивает его от мест, где он находится.$\psi=0$. Таким образом, в p-состоянии бомовский электрон будет отталкиваться$z=0$самолет тоже. Если бы он начался в верхнем полуоблаке, то остался бы там, и то же самое верно и для нижнего полуоблака.

Но бомовское представление о физике физически неверно — я упоминаю об этом только для полноты картины, потому что вы, кажется, в каждый момент думаете о «реальном положении электрона» — фундаментальное заблуждение. Согласно квантовой механике, электрон просто не имеет какой-либо конкретной четкой позиции в каждой точке.

Электрон не должен никуда туннелировать, потому что вы не показали, что знак его$z$никогда не менялся. Но даже если бы он изменился, туннелирование не потребовалось бы, потому что нет потенциального барьера, через который ему пришлось бы туннелировать. В частности, точки, где$\psi$случается, что исчезают, ни в каком смысле не являются «стеной». Это просто нули волновой функции. В ущербной механике Бома точки$x$с$\psi(x)=0$сингулярны (обычно локусы причудливых соленоидов), но в реальной квантовой механике, которая полностью линейна в$\psi$, в точках с$\psi(x)=0$.

Но даже если бы электрон должен был куда-то туннелировать — чего никогда не бывает с отдельным атомом, — он никогда не мог бы стать виртуальным фотоном, потому что такое странное преобразование, среди прочего, нарушило бы закон сохранения электрического заряда и спина.

Извините за развенчание многих вещей, но ваш вопрос не был настоящим вопросом. Это было ближе к последовательности примерно из 37 независимых фундаментальных заблуждений о физике.

С наилучшими пожеланиями Любош

Ядро не находится в одной точке пространства. Это квантовый объект, поэтому у него нет определенного положения. Следовательно, в реальном физическом атоме нет единой точки, через которую должен пройти электрон.

Кажущаяся проблема возникает только из наших приближений. Чтобы получить задачу, в которой ядро ​​не движется, нам нужно было бы иметь ядро ​​с бесконечной массой, а это привело бы к гравитационной сингулярности. Даже требование, чтобы заряд ядра исходил из одной точки, потребовало бы сингулярностей. Это не физические задачи, это математические задачи.