Poradna nejen pro talenty
Otázka: Dobrý den, řeším problém, který se týká kvantové fyziky. Narazil jsem na problém, jak určit velikost jednotlivých orbitalů, znám-li velikost jádra atomu. Chtěl bych se zeptat zda-li existují určité principy, které tyto vztahy popisují. Chtěl bych se též zeptat neexistují-li nějaké tabulky, v kterých bych tyto údaje mohl dohledat?
Odpověď:
V případě atomu vodíku je možné tento problém vyřešit v rámci Bohrovy teorie, kde je dostředivou sílou která drží elektrony na jejich drahách síla elektrostatická:
Tento postup není úplně košer (ta kvantovací podmínka je tam přidána ad hoc, aby to vyšlo), navíc to funguje pouze pro atom vodíku. Podrobné řešení Schrödingerovy rovnice dává pro atom vodíku stejné řešení jako výše uvedené a umožňuje řešit i složitější atomy. Rozložení elektronů závisí na chování vlnové funkce, která popisuje právě hustotu elektronů. Velmi doporučuji tento web, kde naleznete jednak grafické zobrazení orbitalů, ale pod odkazem Equations i danou vlnovou funkci, ze které lze poloměry orbitalů přímo vypočítat.
Odpověď přidal: Jan ŠlégrOd: Jerevan Zemánek
Otázka: Dobrý den, chtěl bych se zeptat, co je to kvazar?
Odpověď:
Rychlá odpověď: Kvazar je galaxie, která to ještě nikam nedotáhla.
Obsáhlejší odpověď: Kvazar (též kvasar, z angl. quasi-stellar object, kvazisterální, "jakožehvězdný" objekt) je objekt na obloze, který se nám jeví poměrně malý, ale přesto vyzařuje obrovské množství energie. Původně se jejich objevitelé domnívali, že jsou to jenom divné hvězdy, proto název kvazistelární objekty. Vyzářený výkon (v řádech 1040 wattů) však odpovídá spíše záření celé galaxie a ne jen jedné hvězdy (pro srovnání, naše Slunce má zářivý výkon řádově 1026 W). To vede k současně přijímanému názoru, že kvazary jsou zárodky budoucích galaxií, v jejichž středu je černá díra.
Odpověď přidal: Jan Šlégr
Od: Havelsson
Otázka: Co si myslíte o možnosti dělat termojadernou fúzi v domácích podmínkách, jak se o tom píše na stránkách http://vtm.zive.cz/aktuality/udelej-si-sam-fuzni-reaktor?
Odpověď: Po přečtení článku jsem si toto zařízení pro sebe zařadil mezi fantasmagorické experimenty, které provádí např. Jean Naudin, který je znám tím, že neuznává jiné fyzikální zákony než svoje. Velmi pochybuji o tom, že by se v této elektronce dosáhlo pouze elektrostatickým působením větších energií než v tokamaku ITER, jak se píše v článku. Protože však nejsem odborníkem na fyziku plazmatu, zeptal jsem se prof. Kulhánka z ČVUT, kterého považuji v tomto oboru za předního odborníka. Ten je rovněž velmi skeptický, protože v tomto zařízení nejsou řešeny problémy nestabilit, které musejí zákonitě vziknout, způsob ionizace, plnění deuteriem atd. Stejná byla odpověď z Fyzikálního Ústavu AVČR, kterou uvádíme v původním znění:
O elektrostatickém udržení plazmatu se uvažovalo hned v začátku fúzního výzkumu (O. Lavrentěv kolem 1950 v bývalém SSSR), ale bylo dosti rychle zavrženo ve prospěch magnetického udržení, které je praktičtější, protože stacionární mangetické pole nedodává zachyceným nabitým částicím plazmatu žádnou energii. Koncept urychlení jednoho partnera fúzní reakce D+T v formě svazku iontů, který zasáhne druhého partnera jako tečík, lze, samozřejmě, v principu uskutečnit a na tomto principu může i fungovat neutronový zdroj, jak popsáno v tom materiálu. Nikdy se ale nepodaří vyrobit z takto iniciované fúzní reakce víc energie, než je třeba na její iniciaci, tj. na vytvoření a urychlení oněch potřebných svazků. K docílení kladného energetického zisku není jiné cesty, než vytvořit energeticky méně náročné prostředí blíže k termodynamické rovnováze, tj. plazma prostě zahřát na fúzní teplotu (u D-T směsi asi 10 keV) a spolehnout se na fúzní srážky iniciované chaotickým tepelným pohybem obou partnerů v rámci horkého plazmatu. Proto uvedené zařízení nemůže v principu fungovat jako energetický zdroj s kladným ziskem, odhledě od potíží s udržením plazmatu v elst poli, eventuelních nestabilit atd. Coby zdroj neutronů by se jejich počet dal zajisté odhadnout, ale rovněž se dá pochybovat, že by to byl zdroj o mnoho vydatnější než třeba kousek beriliové fólie potřený vrstvičkou nějakého vhodného alfa-zářiče.
Odpověď přidal: Jan Šlégr