Как ни странно, но до сих пор на этот простой вопрос "почему электроны в атоме не останавливаются?" разные источники дают противоположные ответы. Они зависят от того, чем мы будем считать сам электрон - частицей или волной. Если считать электрон отдельной заряженной частицей, то его скорость в атоме водорода должна составлять 2000 км/с, но есть проблема, потому что в теории заряженная частица при движении должна излучать энергию в виде ЭМ волн и тормозиться, а этого не обнаруживается. С другой стороны и волна из него получается странная. Мало того, что она имеет не нулевую массу, так и заряд в ней одинаковый во всех точках, потому что на самом деле это не обычная ЭМ волна, а волновая функция вероятности нахождения электрона в конкретной точке, т.е. просто физическое допущение и математическая формула, а не какая-то материальная структура.
Для устранения этих разногласий учёные предложили способ проверить, как распределен в пространстве заряд электрона.
"Область пространства, где находится такая волна вероятности, обычно называется неопределенностью координаты электрона. Сам термин «неопределенность» наталкивает на мысль, что мы не знаем, где именно внутри этой фиктивной волны находится реальный электрон с классическим размером — порядка одного фемтометра (одна миллионная одной миллиардной метра) — или с квантовым размером – порядка ста фемтометров. Согласно распространенной интерпретации, если бы мы могли точно установить, где именно расположен электрон внутри волны вероятности, неопределенность обратилась бы в нуль, и волна перестала бы существовать — произошел бы ее «коллапс». Эта точка зрения согласуется с многочисленными экспериментами, в том числе по излучению электромагнитных волн: электроны всегда излучают не как пространственно протяженные волны, а, скорее, как маленькие шарики с электрическим зарядом, находящиеся в очень малой области пространства.
Но существует и другая, «неточечная» интерпретация такой волны: заряд электрона можно представить как бы размазанным по всей волне, подобно пучку многих частиц, но с общим зарядом, равным заряду одного электрона. За последние 10 лет физики научились придавать таким волнам различные формы, в частности форму радуги и пончика. Если бы первая, «точечная» интерпретация электронной волны была единственно возможной, форма и размер волны вероятности не влияли бы на физические процессы, в которых принимает участие такой электрон. Однако исследователи знают, что это не так — она влияет. Электрон может вести себя и как облачко заряда определенной формы, если его положение в пространстве внутри облачка напрямую не измеряется."
В общем, учёные пока предложили только модель эксперимента, а не сам эксперимент, который поможет понять является ли электрон частицей или может проявлять и волновые свойства.
Как по мне, так этот спор, как говорится, не стоит и выеденного яйца, а не только массы дорогих экспериментов. Сам электрон однозначно является частицей, а его заряд хоть и находится в маленькой области вокруг него, но не может тоже быть точечным. Он представляет из себя шубу вокруг электрона, которую можно считать какой-то волной.
Для наглядности посмотрите на ежа. Самого обычного ежа с колючками. Сам грызун это электрон, а его колючки - это заряд. Понятно, что объём с колючками у ежа больше, чем без них. К тому же, плотность колючек уменьшается от тельца, что косвенно подтверждает его волновую структуру, но ёж ведь материален. Конечно, если он будет быстро бегать, то мы будем видеть только облако колючек и попасть в самого ежа будет проблематично, но это не означает, что он превратился в колючки, а сам больше не существует.
В дополнение приведу ещё один эксперимент, в котором "Ученый впервые предоставил снимок кристалла, состоящего только из электронов". Вот он:
Эта структура состоит только из электронов. Да, они колеблются и мы опять видим не точечные объекты, а облачко - пространство, где успевает побывать электрон за время его съёмки. Снимите движущийся объект с большой выдержкой и получите такой же эффект.
В данном случае никто даже не пытается сказать, что учёный наловил и зафиксировал какие-то волны, а не материальные электроны, потому что это даже звучало бы глупо. Т.е. один этот эксперимент и фотография доказывают, что электрон является материальной частицей, а не волной или какой-то неопределённой функцией, но тогда мы возвращаемся к первоначальному вопросу: если электроны материальны, имеют массу и энергию, движутся вокруг ядра атома (по другому быть уже не может), то почему они никогда не останавливаются? Энергия откуда?
