Сверхтяжелые атомные ядра

[Droog_Andrey]

arseniiv в сообщении #1155419 писал(а):

Нет, я ещё и написал, что нет стационарных состояний, в которых электрон сосредоточен в области ядра.

Есть, если заряд ядра велик.

Pphantom:

Выделено из «Силы действующие на электрон в атоме»

[Munin]

Для этого заряд ядра должен быть $\sim 10^5,$ а таких ядер не бывает.

[Droog_Andrey]

Скорее $10^3$. Для самого тяжёлого из полученных нуклидов $^{294}_{118}\rm{Og}$ радиус ядра около $20$ ферми, всего в $\approx20$ раз меньше характерного расстояния для $1s_{1/2}$-состояния. Вполне себе область ядра :)

[Munin]

$10^{3\,3/4}\sim 10^4.$

[Droog_Andrey]

Если учесть релятивистские поправки для электрона и значительное отношение $A/Z$ для ядра, то будет всё-таки $10^3$. Конкретнее, при $Z = 10^3$ следует ожидать $A/Z \approx 6$, т.е. радиус ядра около $50$ ферми.

Забавно, что ядра с таким большим зарядом не смогут существовать сами по себе и будут вытаскивать электроны из вакуума, испуская позитроны и заполняя электронную оболочку до уровня энергии $-2m_ec^2$. Эта электронная оболочка будет снижать межпротонное отталкивание и сможет таким образом стабилизировать сверхтяжёлое ядро где-то между $Z=10^3$ и $Z=10^4$. Но более-менее точно, вроде бы, никто пока не считал.

Так или иначе, при таких больших $Z$ оболочка электронейтрального атома будет характеризоваться густым спектром валентных электронных состояний, причём у значительной их части будут большие азимутальные квантовые числа, а значит небольшие орбитальные радиусы, т.е. это будут металлы с аномальной плотностью порядка килограммов на кубический сантиметр.

[DimaM]

В тяжелых мезоатомах типа свинца мюон на нижней оболочке находится в области ядра.

[arseniiv]

Droog_Andrey в сообщении #1155815 писал(а):

Есть, если заряд ядра велик.

Я имел в виду, что электрон должен «укладываться» в размерах ядра почти весь, потому что началось всё с вопроса, почему электрон не падает (видимо, не в смысле вечного падения МКС на Землю) на ядро, так что чтобы «упасть» в этом смысле, ему стоит стать размером хотя бы с ядро. Надо было мне повторять оговорки в каждом посте, потому что такое понимание сосредоточенности действительно не близко к общепринятому.

[Munin]

Droog_Andrey
Вы придираетесь к факторам порядка единицы. При этом полагаясь на какие-то модели (не озвучивая, какие), которые для указанной области могут и не работать вовсе.

Droog_Andrey в сообщении #1155910 писал(а):

сможет таким образом стабилизировать сверхтяжёлое ядро где-то между $Z=10^3$ и $Z=10^4$.

Это очень фантазийно и без ссылок.

Обсуждать химические свойства веществ, распадающихся за ядерное время, бессмысленно.

DimaM
Так речь не о мюонных атомах. Мы все про них знаем и от них отфакторизовались.

[Droog_Andrey]

Munin в сообщении #1156024 писал(а):

Это очень фантазийно и без ссылок.

Соглашусь, это больше прикидочные рассуждения. Расчётов толком никто не делал, увы.

Munin в сообщении #1156024 писал(а):

Обсуждать химические свойства веществ, распадающихся за ядерное время, бессмысленно.

Но мы ведь пока не знаем, распадутся ли они за ядерное время.

[Droog_Andrey]

Кстати: знает ли кто-нибудь, как рассчитывать электронные состояния, когда они тонут ниже $-2m_ec^2$? Это примерно после $Z=173$ начинается.

[Munin]

А всё так же. Просто они лежат на уровнях моря Дирака, и всегда заполнены.

Можете посмотреть в ФТТ, там есть большая теория состояний на примесных атомах в полупроводниках.

[Droog_Andrey]

Ну прямо-таки так же, наверное, не получится, ибо $Z\alpha>1$. Но за наводку спасибо

[Munin]

Примеси бывают не только с единичным зарядом.

[Ms-dos4]

Droog_Andrey
Есть довольно большая статья (хотя и старая) на эту тему: Я.Б.Зельдович В.С. Попов "Электронная структура сверхтяжёлых атомов".

[Droog_Andrey]

О, спасибо. А то у меня только статья Зайцевского была для не столь больших $Z$.