Кіріспе

Электрондық көпіршік – неон немесе гелий сияқты криогенді газ немесе сұйықтықтағы бос электронның айналасында қалыптасатын бос кеңістік. Олар көбінесе өте кішкентай, атмосфералық қысымда диаметрі шамамен 2 нм болады.

Гелийдегі электронды көпіршіктер

Бөлме температурасында асыл газдардағы электрондар еркін қозғалады, олардың қозғалысы тек әлсіз әрекеттесетін атомдармен соқтығысу арқылы ғана шектеледі. Олардың қозғалыс қабілеті, газдың тығыздығы мен температурасына байланысты, классикалық кинетикалық теориямен жақсы сипатталады. Температура төмендегенде электрондардың қозғалмалылығы төмендейді, себебі гелий атомдары төмен температурада баяулап, электрондармен осынша жиі әрекеттеспейді. Критикалық температурадан төмен электрондардың қозғалмалылығы күткендей классикалық есептеулерден әлдеқайда төмендейді. Осы қарама-қайшылық электрондық көпіршік теориясының пайда болуына себеп болды. Төмен температурада сұйық гелийге енгізілген электрондар күткендей еркін қозғалмайды, олар өздерінің айналасында кішкентай вакуумдық көпіршіктер жасайды.

Гелийдің бетінен электронды кері қайтару

Электрондар газ және сұйық гелий фазаларының диэлектрлік тұрақтыларының айырмашылығына байланысты сұйық гелиумға тартылады. Теріс электрон гелийдің бетін поляризациялайды, нәтижесінде оны бетке байланыстыратын бейне заряд пайда болады. Электрондардың сұйыққа енуіне тыйым салынған, себебі сутегі атомдарының тұрақтылығына ұқсас себептер бар: кванттық механика. Электрон мен бейне заряд, сутек атомындағы электрон мен протон сияқты, ең аз орташа арақашықтықпен байланысқан күйді құрайды. Бұл жағдайда ең төменгі энергия шамамен 1 эВ (атомдық масштабтағы орташа энергия) құрайды. Электронды сұйық гелиумға күштеп енгізгенде, оның бетінде қалудың орнына, ол сұйыққа енбей, көпіршік құрайды. Бұл көпіршіктің мөлшері үш негізгі фактормен анықталады (шағын түзетулерді ескермеу): шектеу факторы, беттік кернеу факторы және қысым-көлем факторы. Шектеу факторы таза кванттық механикалық болып табылады, өйткені электрон тығыз шектеуге алынғанда оның кинетикалық энергиясы артады. Беттік кернеу факторы сұйық гелийдің беттік энергиясын көрсетеді; бұл су және басқа барлық сұйықтықтарға ұқсас. Қысым-көлем факторы – гелийді көпіршіктен шығаруға қажетті энергия мөлшері. [4] Мұнда E – көпіршіктің энергиясы, h – Планк тұрақтысы, m – электрон массасы, R – көпіршіктің радиусы, α – беттік энергиясы, ал P – сыртқы қысым.

2S электронды көпіршігі

Жоғарыдағы теңдеуді талдау негізінде теориялық болжам жасалды, [5] 2S электронының көпіршігі кең ауқымдағы қоршаған ортаның қысымында күрт морфологиялық тұрақсыздық көрсетеді. Оның толқындық функциясы сфералық болғанымен, көпіршіктің тұрақты пішіні сфералық емес.

Түсініктемелер

1. Бірінші. 2. Екінші. 3. Үшінші. 4. Төртінші. 5. Бесінші.