Cząstki dziwne

Dziś wiemy, że cząstki (a dokładniej hadrony, czyli „ciężkuchy”) dziwne zawierają „trzeci” kwark, kwark dziwny. I tak zagadka „liczby kwantowej” dziwności znika. Nie jest ona potrzebna, bo wiemy, że hadrony składają się z trzech kwarków a mezony z kwarku i antykwarku. Wystarczy te kwarki odpowiednio podobierać.

W fizyce jest sporo tego rodzaju „skamielin”. Orbitale elektronowe nazywamy s, p, d, też nie bardzo wiadomo dlaczego.

Symbole pochodzą z końca XIX wieku, kiedy obserwowano linie widmowe [zob. „Spektroskopia, czyli nauka o duchach”]. Niektóre z nich były silne (principle), inne ostre (sharp), inne rozmyte (diffuse). Dopiero później okazało się, że linie silne dotyczą przejść elektronu z orbitalu nie tego najbliżej stanu podstawowego (jak 1s i 2s) ale z orbitalu nieco wyższego, 2p.

To jasne: orbital s to orbital o momencie pędu 0 a orbital p o momencie pędu 1. Jak elektron przeskakuje, to emituje foton. A ten z kolei unosi ze sobą moment pędu 1, kropka i koniec! W przejściu  2p→1s rachunek momentów pędu się zgadza: foton unosi pęd 1 a elektron zmienia orbitalny moment pędu też o 1.

A przejścia 2s→1s , czyli między stanami o zerowym orbitalnym  momencie pędu, są zabronione. Dlaczego? Aby bilans momentu pędu się zgadzał, w warunkach kiedy foton uniósł moment pędu 1, to elektron musiałby odwrócić swój własny moment pędu, czyli spin (np. z ½ na -½). A tego elektrony nie lubią! Prawdopodobieństwo przejścia jest małe, czas życia stanu wzbudzonego duży, więc zasada Heisenberga (ΔE Δt= ħ) może zagwarantować małą nieoznaczoność energii, czytaj: wąską linię. Nazwijmy ją sharp.

I tak pozostał dziwny alfabet orbitali atomowych: s, p, d itd. Prawie jak w muzyce, C,D,E,F,G,A,H.

wróć