5.12 אטום נקודות אנרגיה בדידות, מעברים ומגבלות סטטיסטיות

דף הבית ／ פרק 5: חלקיקים מיקרוסקופיים

I. היקף ומטרות

בחלק זה מוסברים בשלוש פסקאות התשתיתיות הרעיונות המרכזיים בשפה פשוטה וברורה.

• נקודות אנרגיה בדידות מדוע אלקטרון באטום שוהה רק במספר מצומצם של רמות וצורות מותרות במקום בכל ערך אנרגיה אפשרי.
• מעברים וספקטרום כיצד האלקטרון מחליף רמה כיצד הוא מסלק עודף או חוסר אנרגיה כאור ומדוע קווי הספקטרום בדידים ובעוצמות שונות.
• מגבלות סטטיסטיות משמעות תפיסה יחידנית לעומת תפיסה בזוגות מדוע שני חלקיקים אינם יכולים לשהות באותה מצב קוונטי בדיוק כיצד פועלת תקנת הונד ומהי התמונה המוחשית שתורת הסיבים האנרגטיים מציעה.

סגנון הכתיבה נמנע מנוסחאות כבדות ומשתמש לפי הצורך בדימויים יומיומיים כגון כיתה ומקומות ישיבה או ענן הסתברות.

II. תקציר ספר לימוד בסיס להשוואה

• הגרעין קובע פוטנציאל חשמלי מסוג קולון והאלקטרונים מאכלסים מצבים קוונטיים העומדים בתנאי שפה וסימטריה.
• המצבים המותרים מאורגנים לפי מספר קוונטי ראשי מספר קוונטי זוויתי מספר קוונטי מגנטי וספין והם ממופים לרמות וצורות מרחביות מוכרות.
• באותו אטום חלים סטטיסטיקת פרמי דיראק ועקרון האיסור של פאולי מצב יחיד יכול להכיל לכל היותר שני אלקטרונים בעלי ספינים מנוגדים.
• המעברים מצייתים לכללי בחירה לדוגמה שינוי במספר הקוונטי הזוויתי גדול באחד או קטן באחד הפרש האנרגיה נפדה בפוטונים ונוצרים קווים בדידים עוצמת הקו נקבעת על פי איבר המעבר והרחבת הקו נובעת מהרוחב הטבעי מהזחה דופלרית מהתנגשויות ומשדות חיצוניים.

על יסוד מסגרת זו מציעה תורת הסיבים האנרגטיים תמונה מאוחדת מוחשית ואינטואיטיבית.

III. התמונה המרכזית של תורת הסיבים האנרגטיים אגן טנסורי רדוד ועודני פאזות עומדות לטבעות סיב

• ים אנרגיה הוואקום נתפס כים בעל תכונות תווך ומתיחתו הכוונתית נקראת טנסור הטנסור מציב סולמות מקומיים לגבול התפשטות לעיכוב ולהכוונה.
• אגן טנסורי רדוד גרעין האטום לוחץ את ים האנרגיה ויוצר אגן רדוד וכמעט איזוטרופי מרחוק זה נראה כמסה וכהכוונה מקרוב זו מסגרת גאומטרית למצבים יציבים של האלקטרון.
• אלקטרון כטבעת סיב סגורה האלקטרון איננו נקודה אלא סיב אנרגטי סגור ועצמאי כדי להתמיד בלי להתרסק עליו לנעול את קצב הפאזה שלו לערוצי פאזה עומדת החקוקים בנוף הטנסורי הסובב.
• ערוץ פאזה עומדת שווה ערך לרמה מותרת ולצורה מותרת קיימת צורה כדורית סימטרית הדומה לענן חגורה של הסתברות צורות דמויות משקולת בשלושה כיוונים מאונכים לרמות גבוהות יותר מופיעות גאומטריות מכוונות ומורכבות.
• מסקנת אינטואיציה הבדידות של הרמות נובעת ממיעוט הערוצים שבהם הטבעת יכולה לסגור פאזה ולחסוך אנרגיה בתוך האגן הרדוד מסיבות אלה הספקטרום בדיד.

IV. מדוע הרמות בדידות קריאה אינטואיטיבית

• גבולות וחסכון כדי להחזיק את עצמה הטבעת מאזנת בין קצב פנימי לבין משיכת החזרה של האגן כך נוצרת לולאה יציבה רק מעט צירופי גאומטריה וקצב מצליחים להיות גם סגורים וגם חסכוניים ואלה הם המקומות הבדידים של הרמה הצורה וההתמצאות.
• הצורה נבחרת מן הטופוגרפיה אגן כדורי מעדיף תחילה ענן סימטרי כאשר יש לשאת תנע זוויתי הגאומטריה צומחת לצורת שתי אונות ואחר כך לצורות מורכבות יותר הצורה איננה תווית בלבד אלא פשרה בין טופוגרפיה פאזה ועלות אנרגטית.
• היררכיה ערוצים חיצוניים רחבים ורפויים יותר אך שבירים יותר לכן מצבי עירור גבוהים נוטים להתיינן בקלות.

V. מגבלות סטטיסטיות יחיד זוגי ואי תפיסה כפולה של אותו מצב

• פירוש מוחשי לעקרון האיסור כאשר שתי טבעות באותו ערוץ נעות באותה פאזה מתפתחות גזירות טנסוריות מתנגשות בשדה הקרוב מחיר האנרגיה מזנק והמבנה מאבד יציבות יש שתי דרכי יציאה לעבור לערוץ אחר כלומר להעדיף תחילה תפיסה יחידנית או להיווצר כזוג משלים פאזה באותו ערוץ כלומר ספינים מנוגדים כך ששני האלקטרונים חולקים ענן אחד בלי גזירה הרסנית זהו מצב זוגי יציב.
• שלוש דרגות תפיסה ערוץ ריק ללא טבעת ערוץ בתפיסה יחידנית לרוב היציב ביותר ותפיסה בזוגות יציבה אך מעט יקרה אנרגטית יותר משתי תפיסות נפרדות.
• תקנת הונד בשפת חומר בשלישייה מדורגת של ערוצים הערוצים האורטוגונליים הטבעות מתפזרות תחילה כיחידות בכיוונים שונים כדי לחלק את הגזירה שבשדה הקרוב ולהקטין אנרגיה כללית ורק כשאין ברירה נוצר זוג בכיוון אחד כך הכלל העקרוני קיבולת שתיים יחיד לפני זוג נובע מספי גזירה וממשלימות פאזה.

VI. מעברים כיצד האלקטרון מסלק אנרגיה כאור

• גורמי הפעלה הזנה חיצונית של אנרגיה חימום התנגשויות שאיבה אופטית או חלוקה מחדש פנימית מרימה טבעת מערוץ נמוך לערוץ גבוה המצב הגבוה קצר ימים ולאחר זמן שהיה חוזר לערוץ חסכוני יותר.
• לאן הולכת האנרגיה עקב החלפת הערוץ נוצר עודף או חוסר אנרגיה היוצא או נכנס כחבילות זעזוע בתוך ים האנרגיה במבט מקרו זהו אור קו פליטה כאשר המעבר מן הגבוה לנמוך וקו בליעה כאשר המעבר מן הנמוך לגבוה בתיאום עם הפרש הערוצים.
• מדוע הקווים בדידים מפני שהערוצים בדידים גם הפרשי האנרגיה יתקבלו רק בערכי ההפרש האפשריים ולכן תדירויות הפוטונים נופלות למדרגות ספורות.
• כלל הבחירה בקריאה אינטואיטיבית כדי לעבור בין ערוצים יש להתאים צורה וכיווניות כך שתנע זוויתי וכיווני יאזנו את המאזן עם ים האנרגיה שינוי של דרגת צורה אחת נדרש כדי להבטיח יעילות צימוד ותואם אנרגטי ותבנית שינוי הכיוון נקבעת על ידי הגאומטריה של הצימוד לשדות חוץ ולכיוונויות קוטביות.
• עוצמות קו נקבעות יחדיו על ידי שטח החפיפה הפאזית בין העננים ועל ידי מחסום הצימוד חפיפה גדולה ומחסום קטן מניבים מתנד חזק וקו בהיר חפיפה קטנה ומחסום גדול מניבים מעבר אסור או חלש וקו עמום.

VII. פרופיל קו והסביבה מדוע אותו קו עשוי להתרחב לזוז או להתפצל

• רוחב טבעי זמן שהייה סופי של מצבי עירור מקנה לערוץ חלון פנימי התרחבות טבעית.
• תנועה תרמית היסט דופלר תנועת האטום כולו מזיזה תדירויות במעט ונוצרת התרחבות גאוסיאנית.
• התנגשויות התרחבות לחץ דחיסה והרפיה מחזוריות של שכנים גורמות ריצוד פאזה ומרחיבות קווים.
• שדות חיצוניים סטארק וזימן תחומי כיווניות חיצוניים משנים את הגאומטריה השולית של הערוץ שוברים התנוונות ויוצרים פיצולים והיסטים צפויים.
• שורה אחת של תורת הסיבים האנרגטיים פרופיל קו הוא סכום החלון הפנימי של הערוץ עם גיטר סקאלה מחודשת ופיצול הנגרמים מהשקעת הערוץ בטנסור הסביבה ובתחומי הכיווניות.

VIII. מדוע טנסור סביבתי גבוה יותר מוביל לקצב פנימי איטי יותר ולתדירות פליטה נמוכה יותר

טנסור סביבתי גבוה פירושו שרקע האגן הרדוד כגון פוטנציאל כבידתי חזק יותר דחיסה או צפיפות גבוהות יותר ושדות כיווניות חזקים מותח את ים האנרגיה ביתר שאת. יש להבחין בין גבול התפשטות כלומר התגובה המהירה ביותר שהתיווך מסוגל לתמוך בה לבין תדירות של פאזה עומדת כלומר הקצב של מצב קשור תחת עומס סביבתי. אלה שני גדלים שונים. הגבול עלול לעלות אך מצב קשור יאט מפני שהסביבה גוררת אותו.

תורת הסיבים האנרגטיים מצביעה על שלוש השפעות מצטברות.

• אגן עמוק ורחב יותר יוצר לולאה ארוכה יותר עיכוב גאומטרי משטחי אי שוויון פאזה נדחקים החוצה ולאותו ערוץ מתקבלת מסילה סגורה ארוכה יותר בכל מחזור.
• גרירת תווך עבה יותר מגדילה אינרציה יעילה עומס תגובתי קישור צמוד בשדה קרוב מחייב כל היפוך פאזה לגרור שכבת תווך עבה יותר דבר שמאט את הקצב הטבעי.
• החזרת הד של העירור עיכוב לא מקומי זעזועים מהדהדים באגן ומתחברים חזרה לגוף בכל מחזור נאספת תוספת פאזה של הד וכן גדל היקף האנרגיה התגובתית שיש לאצור ולשחרר הקצב יורד.

התוצאה הכוללת תדירויות המצבים הקשורים יורדות המרווחים בין הרמות מצטמצמים לעיתים כמעט ביחס ישיר הפרש האנרגיה קטן ועל כן הפליטה והבליעה נודדות לתדירויות נמוכות יותר אל הקצה האדום.

שאלות שכיחות

• האם טנסור גבוה אינו מאיץ את ההתפשטות בגבולות חופשיים כן אולם מצבים קשורים הם מתנדים הנושאים עומס סביבתי וכאן גובים את המחיר הגאומטריה המסה הנוספת והעיכוב מן ההד יחד הם מאטים.
• האם זו אך ורק הסטה כבידתית לאדום בשפת תורת הסיבים האנרגטיים פוטנציאל חזק יותר שקול לטנסור גבוה יותר השעון המקומי האטומי מאט בשל שלוש ההשפעות האלו ההסטה לאדום תואמת את תורת היחסות הכללית וכאן מתווסף לה מסלול חומרי דרך צימוד לתווך ולגאומטריה.

ראיות ניתנות לבדיקה ברמת אינטואיציה

• אותו גרעין וסביבה שונה קווי ספקטרום סמוך לפוטוספירה של ננסים לבנים אדומים יותר מן המדידות במעבדה במעבדה לאחר הסרת תרומות סטארק וזימן ולחץ נותרת הסטה חלקה לאדום המתחזקת עם לחץ צפיפות וכיווניות.
• איזוטופים ומערכות אנלוגיות מערכות שקל לקטבן יותר שדה קרוב רך מפגינות ירידה חזקה יותר בתדירות המרכזית באותו טנסור סביבתי.

IX. מדוע האלקטרון נראה כענן וכאילו משוטט באקראי

בתורת הסיבים האנרגטיים האלקטרון הוא טבעת סיב סגורה השורדת פרקי זמן ארוכים רק במספר קטן של ערוצי פאזה עומדת החקוקים על ידי האגן הטנסורי של הגרעין. הענן הנראה הוא התפלגות ההסתברות של הטבעת בתוך הערוץ המותר. כפייה של האלקטרון לאזור מיקום צר מדי יוצרת בשדה הקרוב גזירות טנסוריות מתנגשות ובו בזמן תנע הכיוון והעוצמה נדרש להתפזר מאוד כדי לשמר לולאה סגורה המחיר האנרגטי גבוה ולכן הפתרון היציב בעל רוחב סופי והוא הבסיס החומרי למה שמכונה אי ודאות.

ים האנרגיה נושא רעש רקע טנסורי דחיפות עדינות וקבועות בקצב הפאזה של הטבעת היוצרות צעדי פאזה זעירים בתוך הערוץ. מחוץ לשפת הערוץ הפאזה איננה נסגרת התאבכות עצמית הורסת מפחיתה משרעת ונוצר דפוס מוכר של אזורים צפופים ודלילים. מדידה מרכזת זמנית מותחת את השדה הקרוב ולאחר מכן המערכת חוזרת לתבנית מותרת של פאזה עומדת מבחינה סטטיסטית היא נראית כענן החולף בתוך התחום המותר.

X. לסיכום

• נקודות בדידות הן ערוצי פאזה עומדת המעטים שבהם טבעת הסיב סוגרת פאזה וחוסכת אנרגיה בתוך האגן הטנסורי של הגרעין.
• מגבלות סטטיסטיות נובעות מגזירה עודפת במסלולים שווי פאזה תפיסה בזוגות נשענת על השלמה פאזית ותבנית הונד יחיד לפני זוג מצמצמת גזירה כוללת.
• מעברים וספקטרום החלפת ערוץ מסלקת אנרגיה כחבילות זעזוע ונולדים קווים בדידים עוצמתם נקבעת לפי חפיפת עננים ולפי מחסום הצימוד.
• סביבה קצב איטי ותדירות נמוכה לולאה ארוכה ועמוקה יותר עיכוב גאומטרי יחד עם אינרציה נוספת עומס תגובתי ועיכוב הד לא מקומי מורידים את תדירויות המצבים הקשורים ומצמצמים מרווחי רמות נצפית הסטה לאדום העולה בקנה אחד עם מדידות כבידתיות ועם מנגנון חומרי ברור.

XI. ארבעה אטומים טיפוסיים עם אלקטרונים תרשים סכמטי

• נוקלאונים טבעות אדומות מציינות פרוטונים וטבעות שחורות מציינות נייטרונים.
• צינורות שטף צבעוניים רצועות כחולות שקופות למחצה המחברות בין נוקלאונים פסי קשירה טנסוריים מעל הנוקלאונים אליפסות צהובות קטנות ממחישות גלואונים.
• אלקטרונים טבעות קטנות בצבע ציאן פזורות על פני קליפות אלקטרוניות בדידות עיגולים קונצנטריים בצבע ציאן בהיר.
• מסגרת לבנה בתחתית ימין יש לציין את סמל היסוד לדוגמה מימן הליום פחמן ארגון.
• איזוטופים מוצגים מימן אחד הליום ארבעה פחמן שנים עשר ארגון ארבעים חלוקת הקליפות לפי קבוצות שתיים שמונה שמונה עשרה שלושים ושתיים כגון בארגון שתיים שמונה שמונה.