Bergantung pada bagaimana Anda mendefinisikan “bentuk”, elektron tidak memiliki bentuk, atau elektron dapat mengambil berbagai bentuk gelombang. Bentuk elektron tidak pernah bulat seperti jeruk. 

point - Apa Bentuk Elektron?
Ketika berinteraksi seperti sebuah partikel, elektron adalah tepat satu titik di ruang angkasa dan tidak memiliki bentuk menurut Model Standar, seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi ini. Gambar Domain Publik, sumber: Christopher S. Baird.

Alasannya adalah bahwa elektron bukanlah bola kecil padat, meskipun begitu sering digambarkan dengan cara ini di media populer dan dalam teks sains tingkat dasar. Sebaliknya, elektron adalah objek kuantum. Bersama dengan semua objek kuantum lainnya, sebagian elektron adalah gelombang dan sebagian lagi adalah partikel . 

Untuk lebih akuratnya, elektron bukanlah gelombang tradisional atau partikel tradisional, melainkan fungsi gelombang probabilitas berfluktuasi terkuantisasi. Fungsi gelombang ini terlihat dalam beberapa cara seperti gelombang dan dengan cara lain terlihat seperti partikel.

Elektron terlihat seperti partikel ketika berinteraksi dengan objek lain dengan cara tertentu (seperti dalam tabrakan berkecepatan tinggi). Ketika sebuah elektron lebih terlihat seperti sebuah partikel, ia tidak memiliki bentuk, menurut Model Standar. Dalam konteks ini, fisikawan menyebut elektron sebagai “partikel titik”, yang berarti bahwa ia berinteraksi seolah-olah ia seluruhnya terletak di satu titik di ruang angkasa dan tidak menyebar untuk mengisi volume tiga dimensi. 

Jika Anda menganggap konsep jumlah massa tetap yang terkandung dalam volume kecil tak terhingga dari sebuah titik tidak logis, maka Anda harus melakukannya. Tetapi Anda harus menyadari bahwa elektron secara harfiah bukanlah bola padat. Ini berarti bahwa massa elektron tidak benar-benar diperas menjadi volume yang sangat kecil. Sebaliknya, dalam kasus tertentu di mana elektron terlihat seperti sebuah partikel, ia berinteraksi seolah-olah ia berada sepenuhnya pada satu titik. Oleh karena itu, dalam pengertian interaksi mirip partikel, elektron tidak memiliki bentuk.

Perhatikan bahwa elektron adalah partikel fundamental; itu tidak terbuat dari apa pun (menurut eksperimen dan teori kami saat ini). Semua partikel fundamental berinteraksi sebagai titik tak berbentuk saat bertindak seperti partikel. Tetapi tidak semua objek kuantum bersifat fundamental, dan karenanya tidak semua objek kuantum adalah partikel titik. 

Proton, misalnya, tidak fundamental, tetapi terdiri dari tiga quark. Keberadaan partikel di dalam proton berarti bahwa proton harus menyebar untuk mengisi ruang tertentu dan memiliki bentuk tertentu. Proton bukanlah partikel titik, tetapi sebenarnya sebuah bola dengan jari-jari 8,8 × 10-16 meter. (Perhatikan bahwa sebagai objek kuantum, proton bukanlah bola padat dengan permukaan keras, tetapi sebenarnya adalah fungsi gelombang terkuantisasi yang berinteraksi dalam tumbukan mirip partikel seolah-olah ia adalah bola mirip awan.) Jika elektron tersusun partikel lain, ia memang bisa memiliki bentuk saat berinteraksi seperti partikel. Tapi ternyata tidak. Elektron adalah partikel titik.

hydrogen - Apa Bentuk Elektron?
Ikatan elektron dalam atom hidrogen memiliki berbagai bentuk bergantung pada energinya, seperti yang ditunjukkan di sini dalam plot matematika yang akurat secara fisik. Perhatikan bahwa gambar ini menunjukkan satu elektron. Setiap titik putih adalah salah satu puncak fungsi gelombang elektron. Gambar Domain Publik, sumber: Christopher S. Baird.

Ketika sebuah elektron berperilaku lebih seperti gelombang, ia dapat memiliki segala macam bentuk, selama bentuknya mematuhi persamaan gelombang elektron. Persamaan gelombang elektron, dan oleh karena itu, bentuknya, adalah fungsi energinya dan bentuk sumur potensial yang menjebaknya. 

Misalnya, ketika sebuah elektron terikat dalam atom hidrogen sederhana, sebuah elektron dapat mengambil orbital yang biasa diajarkan di kelas fisika dan kimia dasar, seperti bentuk yang ditunjukkan di sebelah kanan. Nyatanya, kata “orbital” dalam konteks ini sebenarnya hanya berarti “bentuk elektron ketika bertindak sebagai gelombang yang terikat dalam atom”. Setiap orbital atom bukanlah rata-rata matematika di mana elektron berada, atau perkiraan rata-rata di mana elektron mungkin berada. 

Setiap orbital adalah elektron, dalam arti bentuk gelombangnya, elektron dalam atom hidrogen dapat berbentuk bola berlapis (status “s”), halter berlapis (status “p”), cengkeh empat daun berlapis (“d “negara bagian), dan bentuk lain pada energi yang lebih tinggi. Dalam atom dan molekul lain, sebuah elektron dapat mengambil bentuk yang lebih kompleks.

qcllevels - Apa Bentuk Elektron?
Elektron yang terperangkap dalam sumur laser kaskade kuantum mengambil bentuk fungsi gelombang yang lebih mirip dengan gagasan tradisional kita tentang gelombang, yang ditunjukkan dalam plot yang ditentukan secara komputasi ini sebagai garis horizontal berwarna hitam dan berwarna. Gambar Domain Publik, sumber: Christopher S. Baird.

Elektron juga dapat terperangkap oleh benda lain selain atom. Misalnya, elektron yang terperangkap dalam sumur potensial laser kaskade kuantum mengambil bentuk yang lebih mirip gelombang tradisional. Contoh bentuk fungsi gelombang elektron dalam laser kaskade kuantum ditampilkan di sebelah kanan.

Perhatikan bahwa ketika para ilmuwan atau jurnalis mengatakan “bentuk elektron itu bulat”, mereka tidak sedang membicarakan tentang bentuk literal. Mereka berbicara tentang distribusi medan listrik yang diciptakan oleh elektron bebas, yang sama sekali berbeda dari bentuk aslinya.

Sumber: West Texas A&M University

printfriendly button - Apa Bentuk Elektron?

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here