Dlaczego elektrony nie spadają na jądra atomowe?

We wpisie Powstanie materii oraz elektronów wyjaśniłem jak pojawiły się we wszechświecie, w trakcie Wielkiego Wstrząsu, podstawowe „cegiełki” materii (kwarki, pozytony) o kształcie czworościanu foremnego. Te cząstki materii zostały stworzone z dwóch, trzech lub więcej kwantów przestrzeni, wtłoczonych do obszaru jednego takiego kwantu. Jednocześnie powstały elektrony, antyteza kwantów materii, miejsca w krystalicznej strukturze przestrzeni absolutnie puste, bo pozbawione nawet przestrzeni, ale również zachowujące kształt czworościanu foremnego..

Teraz trzeba dodać, że wielkie, na kosmiczną skalę, "rodzenie się" materii miało miejsce tylko podczas Wielkiego Wstrząsu, ale proces powstawania kwantów materii, jak i ich rozpad, („znikanie” po zetknięciu się z elektronem), zachodził także później i trwa obecnie. Naukowcy w wielu eksperymentach, w których stosuje się możliwie doskonałą próżnię stwierdzają niespodziewane pojawianie się tam cząstek materii, jak i ich niknięcie bez śladu. Uważa się, że odpowiedzialne są za to fluktuacje kwantowe i bierze się nawet pod uwagę możliwość, że chwilowo przestaje tam działać zasada zachowania energii (?!). Brak jest przekonujących wyjaśnień tego zjawiska i Richard Feynman, jeden z „wielkich” fizyki XX wieku, przyjął rozpaczliwą koncepcję, że cząstki materii mają zdolność przemieszczania się w czasie.

Zaproponowana przeze mnie Teoria Kwantowej Przestrzeni pozwala rozwiązać ten problem bez zawieszania praw fizyki i korzystania z wehikułu czasu, gdyż nawet uzyskanie doskonałej próżni na jakimś obszarze nie pozbawia go przestrzeni, która właśnie ma zdolność "rodzenia" materii. Zjawiska fizyczne, które zdołają naruszyć krystaliczną strukturę przestrzeni nawet w bardzo odległych galaktykach, czy w czarnych dziurach, dzięki zjawisku splątania cząstek mogą powodować pojawianie się cząstek materii w dowolnym punkcie wszechświata, z tym, że gdy w jednym miejscu pojawi się kwant materii, to jednocześnie w innym pojawi się elektron. Tak powstała pojedyncza cząstka materii ma z reguły bardzo krótki czas istnienia (życia), bowiem błyskawicznie zostanie zlokalizowana (oddziaływanie elektromagnetyczne) przez najbliżej znajdujący się elektron, który dotrze do niej i oba obiekty ulegną anihilacji, pozostawiając po sobie tylko przestrzeń.

Wobec powyższego jednym z bardzo interesujących problemów współczesnej fizyki jest dylemat, dlaczego elektrony nie doprowadziły jeszcze do anihilacji całej istniejącej materii. Można to wyrazić też pytaniem: dlaczego elektrony nie spadają na jądra atomów, mimo że oddziaływania elektromagnetyczne cały czas przyciągają te obiekty. Problem jest poważny i mechanika kwantowa próbuje tworzyć skomplikowane modele matematyczne wykorzystujące m. in. pojęcie stanu podstawowego układu. Warto zauważyć, że z równań tych wynika, iż elektron nie może być klasyczną cząstką fizyczną! – to akurat jest słuszny wniosek. Nawet jeżeli stosowane wyliczenia, oparte na równaniach Schrodingera, są poprawne, to i tak z trudem można je zastosować tylko do układu jednego protonu i elektronu (układy izolowane), a przecież wszechświat nie jest zbudowany wyłącznie z wodoru, który zresztą w swym jądrze i tak ma jeszcze neutron.

Ten właśnie fakt, że jądra atomowe są zbudowane zawsze z większej niż jeden liczby nukleonów (protonów i neutronów – pomińmy na razie problem ich wewnętrznej, kwarkowej budowy), jest podstawowym dla ich istnienia. Jakakolwiek pojedyncza samotna cząstka materii nie ma szans na dłuższe istnienie. Natomiast zespół co najmniej dwóch takich cząstek (połączonych silnym wiązaniem – istotę tego wyjaśniłem w jednym z poprzednich wpisów) uzyskuje pewną właściwość, która stanowi zabezpieczenie przed atakującymi je elektronami. Trzeba tylko pamiętać o krystalicznej budowie przestrzeni, i że wszelki ruch cząstek materii oraz elektronów odbywa się zawsze po łańcuchach kwantów przestrzeni.

Trwałe, powodowane podciśnieniem superpróżni dążenie elektronu do materii (elektromagnetyzm), przy zbliżeniu się do zestawu cząstek tworzących jądro atomu, napotyka pewną przeszkodę. Kwanty przestrzeni wokół jądra atomu w pewnej odległości tworzą sferę zbliżoną do kulistej, mającą specyficzną cechę: z każdego jej miejsca można poprowadzić jednakowo długie, lecz różne kierunkiem łańcuchy kwantów przestrzeni łączących je z co najmniej dwoma różnymi cząstkami materii. Inaczej mówiąc w każdym punkcie tej sfery rozpoczynają się co najmniej dwie równe długością, lecz różne kierunkiem, drogi dotarcia do materii. Elektron zmierzający do materii, po dotarciu do tej strefy, nie może wybrać dalszej drogi, gdyż wciąż spotyka dwie, lub nawet trzy, absolutnie równorzędne możliwości - krąży więc nieustająco w tej strefie próbując znaleźć najlepszą (najkrótszą) drogę, zaś elektromagnetyzm nie wypuszcza go z tak funkcjonującej pułapki. Większe jądra, złożone z większej ilości cząstek materii, wytwarzają wiele takich sfer (powłok elektronowych) w różnych odległościach od siebie.

Warto zauważyć tu jeszcze jeden problem: dlaczego jądra atomowe wiążą ze sobą ściśle tylko określoną liczbę elektronów, a nie „przyciągają” większej ich ilości​​ (przecież np. magnes przyciąga każdą ilość opiłków żelaza, a nie tylko trochę)?. Otóż elektrony okrążające z wszystkich stron jądro atomu są równocześnie swoistymi strażnikami tego atomu przed innymi, „nadliczbowymi” elektronami. Nieustająco „zakłócają” one wektory ściskające materię i nadające jej masę, co dla innych elektronów jest sygnałem, że nie ma sensu zmierzać do danej cząstki, bo jest ona już „zajęta”.