Modelo atômico de Heisenberg

Qual é o modelo atômico de Heisenberg?

O Modelo atômico de Heisenberg (1927) introduz o princípio da incerteza nos orbitais de elétrons ao redor do núcleo atômico. O proeminente físico alemão lançou as bases da mecânica quântica para estimar o comportamento das partículas subatômicas que compõem um átomo.

O princípio da incerteza de Werner Heisenberg indica que não é possível saber com certeza a posição e o momento linear de um elétron ao mesmo tempo. O mesmo princípio se aplica às variáveis ​​tempo e energia; ou seja, se tivermos uma pista sobre a posição do elétron, não saberemos o momento linear do elétron e vice-versa.

Em suma, não é possível prever simultaneamente o valor de ambas as variáveis. O exposto não implica que nenhuma das quantidades acima mencionadas possa ser conhecida com precisão. Desde que isoladamente, não há impedimento para a obtenção do valor dos juros.

No entanto, a incerteza ocorre quando se trata de conhecer simultaneamente duas grandezas conjugadas, como posição e momento linear, e tempo junto com a energia..

Este princípio surge devido a um raciocínio estritamente teórico, como única explicação viável para justificar observações científicas..

Características do modelo atômico de Heisenberg

Em março de 1927, Heisenberg publicou seu trabalho Sobre o conteúdo perceptual da cinemática e da mecânica quântica, onde você detalhou o princípio da incerteza ou indeterminação.

Este princípio, fundamental no modelo atômico proposto por Heisenberg, é caracterizado pelo seguinte:

• O princípio da incerteza surge como uma explicação que complementa as novas teorias atômicas sobre o comportamento dos elétrons. Apesar de utilizar instrumentos de medição com alta precisão e sensibilidade, a indeterminação ainda está presente em qualquer teste experimental.
• Devido ao princípio da incerteza, ao analisar duas variáveis ​​relacionadas, se você tiver um conhecimento preciso de uma delas, então a incerteza sobre o valor da outra variável será cada vez maior..
• O momento e a posição de um elétron, ou outra partícula subatômica, não podem ser medidos ao mesmo tempo.
• A relação entre as duas variáveis ​​é dada por uma desigualdade. Segundo Heisenberg, o produto das variações do momento linear e da posição da partícula é sempre maior que o quociente entre a constante de Plank (6,62606957 (29) × 10 ^{-3. 4} Jules x segundos) e 4π, conforme detalhado na seguinte expressão matemática:

A legenda correspondente a esta expressão é a seguinte:

∆p: indeterminação do momento linear.

∆x: indeterminação de posição.

h: constante de Plank.

π: número pi 3,14.

• Diante do exposto, o produto das incertezas tem como limite inferior a razão h / 4π, que é um valor constante. Portanto, se uma das magnitudes tende a zero, a outra deve aumentar na mesma proporção.
• Esta relação é válida para todos os pares de quantidades canônicas conjugadas. Por exemplo: o princípio da incerteza de Heisenberg é perfeitamente aplicável ao par energia-tempo, conforme detalhado abaixo:

Nesta expressão:

∆E: indeterminação de energia.

∆t: indeterminação de tempo.

h: constante de Plank.

π: número pi 3,14.

• Deste modelo segue-se que o determinismo causal absoluto em variáveis ​​canônicas conjugadas é impossível, pois para estabelecer esta relação deve-se ter conhecimento dos valores iniciais das variáveis ​​de estudo..
• Consequentemente, o modelo de Heisenberg é baseado em formulações probabilísticas, devido à aleatoriedade que existe entre as variáveis ​​em níveis subatômicos..

Testes Experimentais

O princípio da incerteza de Heisenberg surge como a única explicação possível para os testes experimentais que ocorreram durante as primeiras três décadas do século XXI..

Antes de Heisenberg enunciar o princípio da incerteza, os preceitos vigentes na época sugeriam que as variáveis ​​momento linear, posição, momento angular, tempo, energia, entre outras, para partículas subatômicas fossem definidas operacionalmente.

Isso significava que eram tratados como se fossem física clássica; ou seja, um valor inicial foi medido e o valor final foi estimado de acordo com o procedimento pré-estabelecido.

Isto implicou a definição de um sistema de referência para as medições, o instrumento de medição e a forma de utilização do referido instrumento, de acordo com o método científico..

Conseqüentemente, as variáveis ​​descritas pelas partículas subatômicas deveriam se comportar de maneira determinística. Ou seja, seu comportamento tinha que ser previsto com precisão e precisão..

Porém, cada vez que era realizado um teste desta natureza, era impossível obter o valor estimado teoricamente na medição.. 

As medidas foram distorcidas devido às condições naturais do experimento, e o resultado obtido não serviu para enriquecer a teoria atômica..

Exemplo

Por exemplo: se se trata de medir a velocidade e a posição de um elétron, o set-up do experimento deve contemplar a colisão de um fóton de luz com o elétron..

Essa colisão induz uma variação na velocidade e na posição intrínseca do elétron, com a qual o objeto de medição é alterado pelas condições experimentais..

Portanto, o pesquisador incentiva a ocorrência de um erro experimental inevitável, apesar da exatidão e precisão dos instrumentos utilizados..

Mecânica quântica diferente da mecânica clássica

Além do acima exposto, o princípio de indeterminação de Heisenberg afirma que, por definição, a mecânica quântica funciona de forma diferente da mecânica clássica.

Consequentemente, presume-se que o conhecimento preciso das medições no nível subatômico é limitado pela linha tênue que separa a mecânica clássica da quântica..

Limitações do modelo de Heisenberg

Apesar de explicar a indeterminação das partículas subatômicas e estabelecer as diferenças entre a mecânica clássica e quântica, o modelo atômico de Heisenberg não estabelece uma única equação para explicar a aleatoriedade desse tipo de fenômeno..

Além disso, o fato de a relação ser estabelecida por meio de uma desigualdade implica que a gama de possibilidades para o produto de duas variáveis ​​canônicas conjugadas é indeterminada. Conseqüentemente, a incerteza inerente aos processos subatômicos é significativa..

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Referências

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