Мне было интересно, почему электроны вращаются вокруг протонов, а не протоны вокруг электронов.
Моей первой мыслью было, что это из-за небольшого гравитационного притяжения между ними, из-за чего орбита оказывается очень близкой к протону (или ядру). Единственная другая идея, которая у меня была бы, состоит в том, что сильное взаимодействие между протонами и нейтронами как-то связано с этим.
Я слышал, что фактический ответ связан с чем-то в QM, но не видел фактического объяснения. Единственное отношение к квантовой механике, которое я могу придумать, состоит в том, что из-за вращения протона и того факта, что они являются фермионами, атомные орбитали должны быть чем-то похожи. Имеют ли протоны такие же типы орбиталей, которые просто ограничены потенциалом сильного взаимодействия?
Связанный с этим вопрос, который возник при размышлении об этом из-за гравитационного взаимодействия: имеют ли орбиты между протонами и электронами заметное вращение друг относительно друга (поскольку Солнце вращается вокруг Земли так же, как Земля вращается вокруг Солнца), или есть какой-либо вклад это по существу сведено на нет неопределенностью местоположения электрона (и, возможно, также протона)?
Технически электрон и протон вращаются вокруг барицентра системы, как в классической, так и в квантовой механике, точно так же, как и в гравитационных системах.
Вы обнаружите ту же динамику для системы, если предположите, что протон и электрон движутся независимо вокруг барицентра, или если вы перейдете к задаче с одним телом об одной «частице» с уменьшенной массой .
Короткий ответ: протоны намного (в 1800 раз) массивнее электронов. Это делает их (приблизительно) центром масс системы, поэтому электроны вращаются вокруг протонов, а не наоборот.
Однако термин «орбитальный» означает нечто по существу квантовое. Это причина стабильности атома (электроны не излучают свою энергию и, как следствие, падают на ядра), а также то, что вы, вероятно, имели в виду под «фактический ответ связан с чем-то в КМ».
Qмеханик