La théorie des cordes et le modèle planétaire

Il ya quelques problèmes qui subsistent dans le Modèle Standard, la théorie des cordes, qui espère résoudre. En essayant de comprendre la structure de l'atome, un modèle naturel pour les scientifiques à rechercher dans le passé était le modèle planétaire, comme le montre cette figure. Les électrons se déplacent autour du noyau sur des orbites.

Physicien Niels Bohr déterminé que ces orbites étaient régis par les mêmes règles quantiques Max Planck avait initialement appliquées en 1900 - que l'énergie devait être transféré dans des paquets discrets.

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En astronomie, la Terre et le soleil sont attirés les uns aux autres par gravité, mais parce que la Terre est en mouvement autour du soleil, ils ne viennent jamais en contact. Un modèle similaire pourrait expliquer pourquoi les parties positives et négatives de l'atome ne sont jamais venus en contact.

Le premier modèle planétaire a été proposé en 1904 par lauréat du prix Nobel Hantaro Nagaoka. Il était basé sur les anneaux de Saturne et a appelé le modèle saturnien. Certains détails du modèle ont été démenties par l'expérience, et Nagaoka abandonné le modèle en 1908, mais Ernest Rutherford revoit le concept de créer son propre modèle planétaire en 1911, qui était plus conforme à la preuve expérimentale.

Quand les atomes émis électrons, l'énergie de l'électron suivi certains motifs précis. Bohr a réalisé en 1913 que cela signifiait le modèle de Rutherford nécessaire une certaine révision. Pour adapter les modèles, il a appliqué l'idée que l'énergie était quantifié, ou regroupés dans certaines quantités, ce qui a permis pour les orbites stables (au lieu de les orbites effondrement prédites par électromagnétisme).

Chaque électron ne pouvait exister dans un certain état d'énergie précisément définie dans son orbite. Pour passer d'une orbite à une autre orbite nécessaire l'électron d'avoir assez d'énergie pour passer d'un état d'énergie à un autre.

En raison de la nature quantique du système, en ajoutant la moitié de la quantité d'énergie pour passer d'une orbite à l'autre ne bouge pas l'électron mi-chemin entre ces orbites. L'électron est resté dans la première orbite jusqu'à ce qu'il a reçu assez d'énergie pour le coup de pied tout le chemin dans l'état d'énergie supérieure. Ceci est encore plus le comportement étrange que vous avez (espérons-le) droit d'attendre de la physique quantique.

Le modèle de Rutherford-Bohr fonctionne assez bien dans la description de l'atome d'hydrogène, mais comme atomes deviennent plus complexes, le modèle commence à se décomposer. Pourtant, les principes de base sont valables pour tous les atomes:

  • Un noyau est au centre d'un atome.

  • Les électrons se déplacent sur des orbites autour du noyau.

  • Les orbites des électrons sont quantifiés (ils ont des niveaux d'énergie discrets) et sont régies par les règles de la physique quantique (mais il faudrait plusieurs années pour que ces règles deviennent développés).


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