Az atomok üresek, mégsem esünk át a falakon, de miért van ez

Miért szilárdak mégis az anyagok?

Érdekes, hogy az atomok szerkezetében a központi proton-neutron magon kívül szinte csak „semmiből” állnak, hiszen az elektronok a maghoz képest távol, egy elmosódott, valószínűségi „felhőt” alkotnak. Ez a felhő adja az atom külső határait, így az atomok pereme negatív töltésű.

Ennek ellenére két fizikai törvény miatt lehetetlen, hogy a testünkben és egy falban található atomok egyszerűen átfedjék egymást: az elektromos taszítás és a Pauli-féle kizárási elv miatt. Amikor megpróbálnád átjutni egy falon, a tested atomjainak elektronjai kölcsönhatásba lépnek a fal atomjainak elektronjaival – ezek a negatív töltések elektromágneses úton taszítják egymást, pont úgy, mint két azonos pólusú mágnes. Ha mégis erőltetnéd, mintha láthatatlan akadályba ütköznél – ettől szilárd az anyag.

A kizárási elv titka

A Pauli-elv ezt még tovább erősíti: az elektronok (és más, úgynevezett fermionok) nem lehetnek ugyanabban az energiállapotban, ugyanazon a helyen egyszerre. Amint két atom elektronfelhője egymáshoz közelít, elkerülhetetlenül átfedésbe kerülnének, ám ezt a fizikai törvény kategorikusan tiltja – ezért nem tudnak az atomok egymásba „csúszni”, és ezért sem sétálhatunk át a falakon. Ezek a szabályok folyadékokban és gázokban is érvényesek – ott csupán az atomok mozgékonyabbak.

Még a kvantumvilág is „bezár” minket

Azonban a kvantummechanika kínál egy különös kiskaput: elméletileg parányi eséllyel előfordulhatna, hogy egyetlen részecske – mondjuk egy elektron – spontán átkerüljön a fal másik oldalára. Ez a kvantum-alagúteffektus. Ilyenkor a részecske „hullámtermészete” lehetővé teszi, hogy a valószínűségi hullámfüggvénye átcsússzon az akadály egyik oldaláról a másikra, ha a fal elég vékony.

Viszont egy teljes ember átsétálásának esélye elképzelhetetlenül csekély: a valószínűség körülbelül 1 a 10 a 10 a 30-adikonhoz képest – magyarul nulla, akkora szám, amit egyetlen kalkulátor sem tudna kezelni.

Összegzés

A fentiek alapján a mindennapi életben fizikai törvények – az elektromos taszítás és a Pauli-féle kizárási elv – gondoskodnak arról, hogy az anyag szilárd maradjon, és a falak ott maradjanak, ahol vannak. Akárhogy is szeretnénk, csak a varázslat és a mozi világában tudunk átsétálni a falakon.

2025, adminboss, www.livescience.com alapján