Est-ce que la majeure partie d'un atome est réellement constituée d'espaces vides?

Quand vous pensez à la structure d’un atome, vous imaginez probablement quelque chose comme l’image ci-dessous, c’est-à-dire beaucoup de particules comprimées formant le noyau, entourées d’un tas de petites boules. Voir:

Cette représentation est inspirée du modèle de Rutherford - où le noyau est constitué de protons et de neutrons, et les billes en orbite sont les électrons. Et si nous nous basons sur cette image, nous avons l’impression que la plupart des atomes sont constitués d’espaces vides. Mais est-ce vrai?

Vagues

Selon le «physicien» du portail Ask a Mathematician / Ask a Physicist, un site dédié aux questions intéressantes relatives à la physique et aux mathématiques, même si les électrons sont des particules subatomiques et sont souvent représentés sous forme de billes, elles doivent être comprises. Comme des vagues.

Par conséquent, en tant qu'ondes, il est impossible de spécifier leur taille. Nous ne pouvons donc pas déterminer exactement l'espace qu'elles occupent autour d'un atome, ni quelle est leur position précise à un moment donné.

Pensez à ce qui se passe quand on sonne une cloche, par exemple. Bien que nous sachions qu'elle vibre, nous ne pouvons pas déterminer où se trouve exactement cette vibration. En effet, il s’agit d’une onde qui se propage sur la surface de la cloche - et certaines de ses parties vont vibrer plus que d’autres.

Espace rempli

Selon les personnes de Ask un mathématicien / Ask d'un physicien, les électrons se comportent comme une cloche, c'est-à-dire qu'ils vibrent comme une onde plutôt que de tourner autour du noyau de l'atome sous la forme d'une particule. Ainsi, contrairement à ce qu'il semble, les atomes ne sont pas principalement composés d'espaces vides.

Rappelez-vous la vieille explication que nous avons entendue en chimie - 99, 9% de la masse d'un atome est concentrée dans son noyau? Car la zone dans laquelle se trouve le noyau est petite comparée à la région occupée par les électrons. Incidemment, les protons et les neutrons qui composent le noyau, bien qu'ils soient aussi des particules subatomiques, ne devraient pas être imaginés sous la forme de billes, mais de la même manière que les électrons, c'est-à-dire les ondes.

Donc, tout comme il est impossible de déterminer la position exacte des électrons qui existent autour du noyau d'un atome, il est également impossible de localiser avec précision l'emplacement des protons et des neutrons.

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Rappelez-vous que, selon la physique quantique, plus précisément selon le principe d'incertitude de Heisenberg, les particules subatomiques se comportent à la fois comme des ondes et des particules, mais il est impossible de déterminer simultanément leur vitesse (ou énergie) et leur position. - et lorsque nous essayons de le mesurer, la fonction d'onde s'effondre. Ainsi, en fonction de l'expérience réalisée, la particule se comportera comme une onde ou une particule.