Foton- og kvark-masser

[Morten Jødal]

The 1s orbital therefore canfrucfs,
and the outer s orbitals have to contract in
sympathy, but p orbitals are less affected, and d
orbitals hardly at all:

BCC, du citerer en lang og indviklet tekst, som ser ud til at have passeret en scanner undervejs, og den var i første omgang ulæselig for mig - indtil jeg fandt ud af, at det med rødt fremhævede ord skal læses "contracts"; det er blevet forvansket af OCR-scanningen.
Herefter giver hele teksten mening, og den refererer tydeligvis til en "1. generations kvantemekanisk" forståelse af atomet.
Herom mere senere - Mogens Larsen har allerede været inde på problemet med denne måde at se tingene på.

Ved nogen med hvor mange procent massen øges,
ved forskellige hastigheder som er sammenlignelige
med lysets?

Ja, formlen er ganske præcis og kan bl.a. ses på denne side. Men den er svær at skrive i Ingeniørdebat, som ikke har en formeleditor, så jeg nøjes med linket. m₀ er elektronens hvilemasse, d.v.s. det vi normalt kalder "massen". m er så massen ved den givne fart v, og c er lysets fart.

Ved nogen hvor tæt (den øvre grænse) elektroner
kan komme på lysets hastighed - og hvor stor
(%) massetilvæksten så er?

Massetilvæksten går mod uendelig - men første halvdel af dit spørgsmål kan jeg ikke svare på, idet jeg aldrig har regnet på tunge atomer efter den model.

Det er i øvrigt netop gået op for mig at elektronbaner ikke nødvendigvis har samme form som planeters - eller "kugleform" med
atomkernen i centrum.

I de første år af kvantemekanikken - som opstod i halen af Bohrs atommodel, opstod der forskellige varianter, hvor elektronbaner var cirkler, ellipser eller cirkler med overlejrede bølger.
Disse modeller blev (og er fortsat) umådeligt populære i elementære fremstillinger, fordi de er så nemme at tegne, og fordi det eneste forståelsesproblem er, at der ikke kan tænkes baner "midt imellem". Dette kan de fleste acceptere med standardargumentet "sådan er det bare!" 
Men modellen med varianter blev faktisk forladt af kvantemekanikerne (herunder Bohr, som selv havde skabt den!) ca. 1925 efter at have levet et kort, men frugtbart liv.

... det er noget sjusk at elektronerne vel er nødt
til at "snige sig forbi" kernen - i de spin hvor de altså fiser gennem centrum.

Jeg er ikke helt enig med Mogens Larsen, der skriver, at Bohrs atommodel "forlængst er afgået ved døden". Som antydet ovenfor lever den fint på mere elementære niveauer, og jeg har såmænd hvert år undervist i den i gymnasiefysik, idet den er fremragende til at forklare diverse spektre; her skal vi ud i de helt fine finesser, før den svigter. Derimod er Bohrs model aldeles uegnet til kemiske forklaringer - og ordentlige lærere har altid understreget modellens karakter af netop model. Den har omtrent samme forhold til virkeligheden som en dalarhest af træ til en virkelig hest!
Mogens Larsen har jo forsøgt at fremstille orbitalmodellen simpelt, og jeg vil gerne supplere med et yderligere forsøg:

En "orbital" (ordet er et navneord afledt af et engelsk tillægsord, der betyder "banelignende") er et område, hvor en elektron befinder sig.
Elektronen er "over det hele" på én gang, og kun hvis vi foretager et eksperiment, der skal "fange" den, har det betydning, at sandsynligheden for at finde den et bestemt sted er varierende. I modeller vises orbitaler af og til med skarpe grænser, og det er sådan set helt forkert. Oftest tegnes grænsen sådan, at der er 90% chance for at fange elektronen inden for grænsen.
Men skal vi nu være endnu mere håndfaste, så er formen på den simpleste orbital s en kugleskal, den næstsimpleste, p, har form som to pærer, der er bundet sammen ved stilken (og kernen sidder i de to stilkes samlingspunkt). Den form giver retning - og det er umådelig vigtigt i en række kemiske sammenhænge.
Den tredjesimpleste orbital, d, har en tilbøjelighed til at have 4 "klumper" i bestemte retnigner omkring kernen - men her bliver det allerede for indviklet til, at en fysisk model har større værdi.

Det vigtige i forhold til BCCs spørgsmål er dog, at elektronen er på begge sider af kernen hele tiden - groft sagt. Og det kan kun siges groft, hvis vi ikke skal ind i avanceret matematik.
Det kan du ikke forstå? Nej, men "sådan er det bare!" 

[Mogens Larsen1]

Ja måske var jeg lidt for hurtigt med at aflive den afdøde Bohr og hans atommodel

Men indenfor kemiens verden (som er den jeg befinder mig i), er den forlængst død, simpelthen fordi den er meget mangelfuld. Men du har uden tvivl ret i at den kan bruges til at forklare de simple elektroniske overgange i atomer på gymnasieniveau.

Begynder man at studere de elektroniske overgange lidt nøjere, vil man se at Bohrs model ikke kan forklare finstrukturerne (som bl.a "beviser" eksistensen af det magnetiske kvantetal) ej heller hvorfor nogle overgange er tilladte og andre er forbudte.

[Morten Jødal]

Begynder man at studere de elektroniske overgange lidt nøjere, vil man se at Bohrs model ikke kan forklare finstrukturerne

Min primære verden er også kemien, hvori jeg har både hovedfag og Ph.D. - og vi er selvfølgelig helt enige om, at i den verden er Bohrs model meget afdød!
Jeg vil dog anholde, at du i dit svar kun tænker på den helt oprindelige Bohr-model. Jeg har også lært om Bohr-Sommerfeld-modellen og finstrukturkonstanten (1/137), så jeg ved, at kvantepionererne nåede lidt længere, inden de skiftede spor.
Denne forskningsmæssige blindgyde er dog forlængst borte fra den elementære gymnasieundervisning, hvorimod den oprindelige model stadig er et godt pædagogisk fif til at få accept af selve kvantiseringsprincippet. Det er formentlig derfor den oprindelige Bohr-model stadig er obligatorisk stof i både folkeskole- og gymnasiefysik.

[BCC]

Mogens Larsen1 skrev (bla.):
Men her forstår jeg ikke helt hvad du mener.

Så vidt jeg kunne se - på tegningen i det andet
af de to links jeg henviste til - har en af
spinformerne form som "et ottetal" og det
ser for mig ud som om at "krydset" i
"ottetallet" er placeret i atomets centrum
- altså samme sted som atomkernen.

Jeg forestiller mig altså at elektronerne så er
nødt til lige at slå et herresving rundt om
atomkernen, for ikke at kollidere med den.

Eller ..?

Tak for deres svar, hr. Larsen :-)

[harbst]

Atommodellen med en kerne -  hvorom der kredser nogle små hårde veldefinerede nødder , som til et givet tidspunkt har en helt bestemt position og hasighed - hører hjemme i skoledrengens forestillingsverden .

Når vi i stedet snakker orbitaler , er elektronen "over det hele hele tiden" og den krydser ikke en smutvej udenom kernen.
Derfor er dens hastighed også noget uldent noget.
Den model paser ikke med vores sædvanlige forestillingsverden og er derfor svær at forstå.
Den er nok heller ikke den eneste og endelige sandhed. 

[Morten Jødal]

Så vidt jeg kunne se - på tegningen i det andet
af de to links jeg henviste til - har en af spinformerne form som "et ottetal" og det ser for mig ud som om at "krydset" i "ottetallet" er placeret i atomets centrum - altså samme sted som atomkernen.

Jeg kan ikke lide, at du skriver "spinformer", når du mener "orbitaler". Spin er en helt anden egenskab ved den enkelte elektron.
Harbst har givet den korrekte korte forklaring - min meget længere udgave af det samme står højere oppe, men den kunne du åbenbart ikke læse? 
Udover hvad harbst skriver, må jeg tilføje, at dit "8-tal" skal forstås som et tværsnit af en 3-dimensional orbital - den jeg beskrev som "to pærer, der er bundet sammen ved stilken". Det er HELT forkert at opfatte den tænkte orbitalgrænse som en elektronbane.