Gli elettroni possono comportarsi come onde: il modello quantistico dell’atomo
Ciao! Oggi ti porterò in un viaggio nel mondo della fisica, esplorando le incredibili scoperte che hanno rivoluzionato la nostra comprensione degli atomi e delle particelle subatomiche.
Immagina di vivere nell’inizio del 1900, quando il modello atomico di Bohr cercava di spiegare il comportamento degli elettroni all’interno degli atomi. Ma sorgevano delle domande: perché gli elettroni dovevano essere confinati solo a livelli energetici specifici? Perché non emettevano luce in continuazione mentre giravano intorno al nucleo? Bohr aveva spiegato bene gli spettri degli atomi con un solo elettrone nel proprio guscio esterno, ma non era efficace per quelli con più di un elettrone nello stesso guscio. Cosa rendeva speciali due e otto elettroni nei primi due gusci atomici?
Ecco che arriva Louis de Broglie, un fisico francese che nel 1924 suggerisce che gli elettroni, simili alla luce, possano comportarsi sia come particelle che come onde. Una svolta incredibile! Questa idea viene presto confermata da esperimenti che dimostrano come i fasci di elettroni possano essere diffratti o piegati mentre attraversano una fessura, proprio come accade con la luce.
Ma qui veniamo al dunque: se gli elettroni si comportano come onde, è possibile localizzarne con precisione la posizione all’interno di queste onde? Ecco che entra in gioco Werner Heisenberg, un fisico tedesco, che afferma che, per osservare un elettrone nel suo orbitare, è necessario utilizzare una lunghezza d’onda di luce più piccola di quella dell’elettrone. Ma questa luce ha un’energia elevata, e l’elettrone la assorbirà, modificandone la posizione. In pratica, Heisenberg stabilisce che non possiamo conoscere contemporaneamente la posizione e la quantità di moto di un elettrone in un atomo.
E qui fa il suo ingresso Erwin Schrödinger, un fisico austriaco che nel 1926 elabora una serie di equazioni o funzioni d’onda per gli elettroni. Secondo Schrödinger, gli elettroni confinati nei loro orbiti generano onde stazionarie e possiamo descrivere solo la probabilità di dove potrebbe trovarsi un elettrone. Queste probabilità si traducono in regioni di spazio intorno al nucleo, chiamate orbitali, che possono essere descritte come nuvole di densità elettronica. La zona più densa della nuvola è dove si ha la maggiore probabilità di trovare l’elettrone, mentre la meno densa è dove la probabilità è più bassa.
Insomma, il mondo degli atomi è un luogo davvero sorprendente, pieno di misteri e scoperte che sfidano la nostra percezione della realtà!