В моем учебнике говорится, что модель сливового пудинга (модель Томсона) должна быть электростатически неустойчивой. Почему это так?
Ни одна система не может быть электростатически устойчивой. Как объясняет Википедия ,
Теорема Эрншоу утверждает, что совокупность точечных зарядов не может поддерживаться в устойчивой стационарной равновесной конфигурации исключительно за счет электростатического взаимодействия зарядов.
Из этого можно интуитивно понять, что электростатические поля бездивергентны .
Чтобы частица находилась в устойчивом равновесии, малые возмущения («толчки») частицы в любом направлении не должны нарушать равновесие; частица должна «откатиться» в прежнее положение. Это означает, что все линии силового поля вокруг положения равновесия частицы должны указывать внутрь, к этому положению. Если все окружающие силовые линии указывают на точку равновесия, то дивергенция поля в этой точке должна быть отрицательной (т. е. эта точка действует как сток). Однако закон Гаусса гласит, что дивергенция любого возможного электрического силового поля равна нулю в свободном пространстве.
Ваш учебник неправильный. Теорема Эрншоу неприменима к модели сливового пудинга: пудинг обеспечивает ненулевое расхождение.
На самом деле Томсон знал о возможных проблемах со стабильностью, и это было одной из причин его выбора модели. В своей статье 1904 года он смог показать, что для растущего числа отрицательных точечных «сливов», встроенных в сферический однородный положительный заряд, правильные формы в виде колец или колец с центром являются устойчивыми равновесными конфигурациями . . Он рассматривал не только кольца, но и трехмерные оболочки частиц в регулярных положениях, придя к тому, чтобы предложить связь между такими статическими оболочечными структурами и некоторыми свойствами периодической таблицы, предвосхищая, в некотором смысле, правильное объяснение периодичности атомных свойств.
Следует также отметить, что анализ рассеяния альфа-частиц на тонких золотых фольгах, выполненный Резерфордом в 1909 г., вызвал шок, так как фальсифицировал модель Томсона своей устойчивостью и заставил принять планетарную модель, явно неустойчивую, из-за радиации. Без признания устойчивости модели Томсона такой ключевой шаг в истории атомной модели был бы непонятен.
Последнее замечание: модель Томсона недавно возродилась в связи с теоретическим анализом квантовых точек . Вы можете найти ссылку на это приложение на странице модели в википедии .
Слереа
Владимир Калитвянский