Этот вопрос вытекает из ответа Анны здесь: https://physics.stackexchange.com/a/578929/230132
Цитируя ее, она говорит, что электрон, связанный с ядром, — это не квантовая сущность, а весь атом. И она добавляет, что как таковые они неразделимы.
Мои познания в области QM рудиментарны, но я думаю, что понимаю, что она имеет в виду.
Однако это заставляет меня задаться вопросом, почему мы продолжаем говорить об электронах, когда они связаны с ядром, если они неразделимы, хотя бы по логическим и семантическим причинам.
Когда фотон переводит электрон на более высокий энергетический уровень, мы перестаем говорить о фотоне: мы действуем так, как будто фотон исчез, а его энергия теперь находится в электроне.
То же самое с захватом электронов: конечный продукт обычно не считается содержащим электрон.
Так почему же в случае с атомом все еще существуют электроны, а не какое-то возбужденное состояние или что-то еще в атоме?
Я предполагаю, что это просто произвольный выбор для упрощения дискуссий о состоянии атома и пережитке прошлого. Но если у кого-то есть лучший ответ, пожалуйста, помогите.
Я не совсем согласен с ответом Анны В. В квантовой механике есть особое волшебство многочастичных систем, а именно запутанность, что означает, что вы не можете думать о системе как о состоящей из независимых частиц для каких-то целей. Но в связанных состояниях нет особой магии. Они следуют тем же правилам, что и несвязанные состояния. Законы физики на самом деле не «знают», что такое связанное состояние.
Атом можно рассматривать как единую квантовую частицу для многих целей, но это также просто связанное состояние нуклонов и электронов. Нуклоны и электроны все еще существуют независимо от того, относитесь ли вы к ним как к атому или нет.
Когда атом поглощает фотон и оказывается в возбужденном состоянии, фотон перестает существовать. При электронном захвате электрон перестает существовать. Когда свободный протон и электрон объединяются в водород, электрон и протон не перестают существовать. Водород — это просто электрон и протон, взаимодействующие электромагнитным образом и подчиняющиеся тем же физическим законам, которым они следовали бы, если бы не были связаны и взаимодействовали на расстоянии.
Однако это заставляет меня задаться вопросом, почему мы продолжаем говорить об электронах, когда они связаны с ядром, если они неразделимы, хотя бы по логическим и семантическим причинам.
Мы делаем это только потому, что из-за большой разницы в массах электрона и ядра мы можем приблизительно считать атомное ядро неподвижным, а электроны движущимися в электрическом поле ядра. Если бы вместо этого мы заменили электроны, например, мюонами (которые примерно в 200 раз тяжелее электронов), у нас больше не было бы такой возможности, и нам всегда приходилось бы говорить о возбуждении целых атомов, а не просто атомных электронов.
Даже в более сложных системах, таких как молекулы, кристаллы и т. д., мы можем использовать большую разницу в массах ядер и электронов для разработки приближения Борна-Оппенгеймера , в котором ядра могут двигаться, но их движение эффективно отделено от движения электронов, что упрощает анализ. рассматриваемой многочастичной системы.
Уинстон
Уинстон