Elektron wechselwirkt mit sich selbst?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
ich habe gelesen, dass wenn man in der Schröndingergleichung nur das elektrische Feld des Wasserstoffatoms betrachtet, das Elektron stabil seine Energieniveaus halten würde.
Nur durch die Berücksichtigung des elektrischen Feldes des Elektrons werden die Zustände instabil.

Wie kann man sich das ein bisschen anschaulich erklären, dass sozusagen das Elektron mit sich selber wechselwirkt?
Oder ist das so gemeint, dass der Kern ja eigentlich „klassisch“ sich auch bewegt und nicht als ruhend angesehen werden darf.
Diese Bewegung kommt ja durch die Rotation um den gemeinsamen Schwerpunkt des Kern-Elektronsystems?

#2

Guten Morgen,

ich bin mir nicht sicher, ob`s dir hilft (und ob es richtig ist, Quantenmechenik ist nicht so mein Ding), aber vllt. kann man sich das Ganze mit einem Doppelspaltexperiment vereinfachen. Da wechselwirkt ein Teilchen ja auch mit sich selber. (sieht man beim einzelnen Teilchen zwar nicht, aber nach einiger Zeit entsteht trotzdem ein Interferenzbild).

Ob du dir das besser vorstellen kannst, weiß ich nicht.

Wahrscheinlich bekommst du aber noch bessere Antworten

Schöne Grüße

Anke

#3

ich habe gelesen, dass wenn man in der Schröndingergleichung
nur das elektrische Feld des Wasserstoffatoms betrachtet, das
Elektron stabil seine Energieniveaus halten würde.
Nur durch die Berücksichtigung des elektrischen Feldes des
Elektrons werden die Zustände instabil.

Wie kann man sich das ein bisschen anschaulich erklären, dass
sozusagen das Elektron mit sich selber wechselwirkt?

Hallo

Ich kann jetzt den Kontext Deiner Frage nicht richtig einordnen, also sag ich mal, was mir an Assoziationen dabei gekommen sind:

Die ursprüngliche Quantenmechanik wurde so entwickelt, als handle es sich bei dem zu lösenden Problem um ein nichtrelativistisches Problem einzelner Körper, also im Fall des Wasserstoffatoms um ein 2-Köper-Problem mit Kern und Elektron. Das elektrische Feld selber wurde dabei klassisch gehandhabt.

Das hat ja auch ganz gute Resultate gebracht und ist damit ein gutes Modell für diesen Fall.

Aber grundsätzlich kann die Quantemechanik niemals wirklich nur einzelne Körper beschreiben, da es nach Berücksichtigung der Relativitätstheorie im Zuge der Unschärferelation zu Paarerzeugung kommen kann. Also auch, wenn nur ein einsames Elektron rumfliegt, so kann aus dem Vakuum ein Teilchenpaar entstehen und mit dem Elektron wechselwirken, bevor es sich wieder ins Vakuum davonmacht. In dieser Art und Weise entsteht die Selbstwechselwirkung des Elektrons. Da die Paarerzeugung prinzipiell keine Grenze kennt hat man es also von Beginn an mit unendlich vielen Körpern zu tun (das Paar von dem Paar von dem Paar…)

Die Berücksichtigung dieses Effektes wurde mit der Quantenchromodynamik (QCD) als Modell ausgeführt und liefert sehr gute Resultate z.B. für die Veränderung des magnetischen Moments des Elektrons durch die Selbstwechselwirkung.

Ich kenne jetzt keine Berechnung der Konsequenzen dieser Änderungen auf die Stabilität des Wasserstoffatoms, aber ich kann mir gut vorstellen, dass damit eine sehr kleine Wahrscheinlichkeit besteht, dass das Wasserstoffatom instabil wird.

Gruß
Thomas

#4

Ich kenne jetzt keine Berechnung der Konsequenzen dieser
Änderungen auf die Stabilität des Wasserstoffatoms, aber ich
kann mir gut vorstellen, dass damit eine sehr kleine
Wahrscheinlichkeit besteht, dass das Wasserstoffatom instabil
wird.

Nicht das Wasserstoffatom an sich soll instabil werden, sondern die Energieniveaus.
Das heißt, wenn das Elektron angeregt wird, verharrt es kurz im höheren Energieniveau und emittiert dann ein Photon und kommt wieder in den einzig stabilen Grundzustand.

Würde man die Wechselwirkung des Elektrons mit sich selbst vernachlässigen, so heißt es, dann wäre jedes Energieniveau stabil, also eine Stationäre Lösung der Schrödingergleichung.

Aber du sagt, durch diese Paarbildung gibt es dann nur noch eine stationäre Lösung, also stabile, der Schrödingergleichung, das heißt, nur der Grundzustand ist stabil, aus allen anderen fällt das Elektron sofort wieder zurück.

Stimmt das so?