MODELUL ATOMIC HEISENBERG: CARACTERISTICI ȘI LIMITĂRI - FIZIC - 2025

Modelul atomic Heisenberg (1927) a introdus principiul incertitudinii pe orbitele electronilor care înconjoară nucleul atomic. Reprezentantul fizician german a pus bazele mecanicii cuantice pentru a estima comportamentul particulelor subatomice care alcătuiesc un atom.

Principiul de incertitudine al lui Werner Heisenberg indică faptul că nici poziția, nici momentul liniar al unui electron nu pot fi cunoscute cu certitudine. Același principiu se aplică variabilelor timp și energie; adică, dacă avem un indiciu despre poziția electronului, nu vom cunoaște momentul liniar al electronului și invers.

Werner Heisenberg

Pe scurt, nu este posibilă prezicerea simultană a valorii ambelor variabile. Cele de mai sus nu implică faptul că niciuna dintre mărimile menționate mai sus nu poate fi cunoscută cu exactitate. Atâta timp cât este separat, nu există niciun impediment în obținerea valorii dobânzii.

Cu toate acestea, incertitudinea apare atunci când este vorba de cunoașterea simultană a două cantități conjugate, cum ar fi poziția și momentul, și timpul împreună cu energia.

Acest principiu apare datorită unui raționament strict teoretic, ca singura explicație viabilă pentru a da motive observațiilor științifice.

caracteristici

În martie 1927, Heisenberg a publicat lucrarea sa Cu privire la conținutul perceptiv al cinematicii și mecanicii teoretice cuantice, unde a detaliat principiul incertitudinii sau al nedeterminării.

Acest principiu, fundamental în modelul atomic propus de Heisenberg, este caracterizat prin:

- Principiul incertitudinii apare ca o explicație care completează noile teorii atomice despre comportamentul electronilor. În ciuda utilizării instrumentelor de măsurare cu precizie și sensibilitate ridicată, indeterminarea este încă prezentă în orice test experimental.

- Datorită principiului incertitudinii, atunci când analizați două variabile conexe, dacă aveți o cunoaștere exactă a uneia dintre acestea, atunci incertitudinea cu privire la valoarea celeilalte variabile va crește.

- Momentul și poziția unui electron sau a unei alte particule subatomice nu pot fi măsurate în același timp.

- Relația dintre ambele variabile este dată de o inegalitate. Potrivit lui Heisenberg, produsul variațiilor momentului liniar și a poziției particulei este întotdeauna mai mare decât coeficientul dintre constanta Plank (6.62606957 (29) × 10 ^-34 Jules x secunde), așa cum este detaliat în următoarea expresie matematică:

Legenda corespunzătoare acestei expresii este următoarea:

∆p: indeterminarea momentului liniar.

∆x: indeterminarea poziției.

h: constanta lui Plank.

π: numărul pi 3.14.

- Având în vedere cele de mai sus, produsul incertitudinilor are ca limită inferioară raportul h / 4π, care este o valoare constantă. Prin urmare, dacă una dintre mărimi tinde spre zero, cealaltă trebuie să crească în aceeași proporție.

- Această relație este valabilă pentru toate perechile de cantități canonice conjugate. De exemplu: principiul incertitudinii lui Heisenberg se aplică perfect perechii energie-timp, așa cum este detaliat mai jos:

În această expresie:

∆E: indeterminarea energiei.

∆t: indeterminarea timpului.

h: constanta lui Plank.

π: numărul pi 3.14.

- Din acest model rezultă că determinismul cauzal absolut în variabilele canonice conjugate este imposibil, deoarece pentru a stabili această relație ar trebui să avem cunoștințe despre valorile inițiale ale variabilelor de studiu.

- În consecință, modelul lui Heisenberg se bazează pe formulări probabilistice, datorită aleatoriei care există între variabilele la niveluri subatomice.

Testele experimentale

Principiul incertitudinii lui Heisenberg apare ca singura explicație posibilă pentru testele experimentale care au avut loc în primele trei decenii ale secolului XXI.

Înainte ca Heisenberg să afirme principiul incertitudinii, preceptele în vigoare la acea dată sugerau că variabilele moment liniar, poziția, momentul unghiular, timpul, energia, printre altele, pentru particule subatomice au fost definite operațional.

Aceasta însemna că erau tratați ca și cum ar fi fizica clasică; adică a fost măsurată o valoare inițială și valoarea finală a fost estimată conform procedurii prestabilite.

Aceasta presupunea definirea unui sistem de referință pentru măsurători, instrumentul de măsurare și modul de utilizare a respectivului instrument, în conformitate cu metoda științifică.

În consecință, variabilele descrise de particulele subatomice trebuiau să se comporte într-un mod determinist. Adică, comportamentul său trebuia prevăzut cu exactitate și precizie.

Cu toate acestea, de fiecare dată când s-a efectuat un test de această natură, a fost imposibil de obținut valoarea estimată teoretic în măsurare.

Măsurătorile au fost distorsionate datorită condițiilor naturale ale experimentului, iar rezultatul obținut nu a fost util pentru a îmbogăți teoria atomică.

Exemplu

De exemplu: dacă este vorba de măsurarea vitezei și poziției unui electron, configurarea experimentului trebuie să aibă în vedere coliziunea unui foton de lumină cu electronul.

Această coliziune induce o variație a vitezei și a poziției intrinseci a electronului, cu care obiectul măsurării este modificat de condițiile experimentale.

Prin urmare, cercetătorul încurajează apariția unei erori experimentale inevitabile, în ciuda exactității și preciziei instrumentelor utilizate.

Mecanica cuantică, alta decât cea clasică

În plus față de cele de mai sus, principiul indeterminării Heisenberg afirmă că, prin definiție, mecanica cuantică funcționează diferit de mecanica clasică.

În consecință, se presupune că cunoașterea precisă a măsurătorilor la nivel subatomic este limitată de linia fină care separă mecanica clasică și cea cuantică.

limitări

În ciuda explicării indeterminării particulelor subatomice și a stabilirii diferențelor dintre mecanica clasică și cea cuantică, modelul atomic al lui Heisenberg nu stabilește o singură ecuație care să explice aleatoritatea acestui tip de fenomene.

Mai mult, faptul că relația se stabilește printr-o inegalitate implică faptul că gama de posibilități pentru produsul a două variabile canonice conjugate este nedeterminată. În consecință, incertitudinea inerentă proceselor subatomice este semnificativă.

Articole de interes

Modelul atomic al lui Schrödinger.

Model atomic De Broglie.

Modelul atomic al lui Chadwick.

Modelul atomic al lui Perrin.

Modelul atomic al lui Thomson.

Modelul atomic al lui Dalton.

Model atomic Dirac Jordan.

Modelul atomic al lui Democrit.

Modelul atomic al lui Bohr.

Model atomic Sommerfeld.

Referințe

1. Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperat de la: britannica.com
2. Principiul incertitudinii de Heisenberg (nd). Recuperat din: trei.eus
3. García, J. (2012). Principiul incertitudinii Heisenberg. Recuperat de la: hiberus.com
4. Modele atomice (sf). Universitatea Națională Autonomă din Mexic Mexic DF, Mexic. Recuperat din: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Werner Heisenberg (nd). Recuperat din: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
6. Wikipedia, Enciclopedia gratuită (2018). Constanta lui Plank. Recuperat de la: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Enciclopedia gratuită (2018). Relația de nedeterminare a lui Heisenberg. Recuperat de la: es.wikipedia.org