Le orbite dell'atomo di idrogeno

Che cosa si intende per orbite non bohriane dell'atomo di idrogeno?
Annamaria Romeo
4 novembre 2004
La domanda risale alle origini della meccanica quantistica e ai primi modelli classici dell'atomo dopo il fondamentale esperimento di Rutherford (1910) con l'evidenza di un nucleo più una "nube" elettronica.

Il modello di Bohr assume elettroni su orbite "circolari" con momenti angolari quantizzati senza emissioni radiative.
"Orbite" non-Bohriane (orbite ellittiche) vennero predette dalla generalizzazione di Sommerfeld delle regole di quantizzazione (1916), estese anche alla proiezione del momento angolare. Le energie restano identiche a quelle di Bohr dando luogo a effetti di "degenerazione".Una possibile rottura di tale degenerazione per effetti relativistici può portare a una struttura fine dei livelli energetici, che in realtà fu osservata da esperimenti più raffinati. Da ciò il grande successo di queste orbite non-bohriane, malgrado le assunzioni di base sulle regole di quantizzazione.

Il tutto fu definitivamente chiarito negli anni 30 con la soluzione dell'equazione di Schrödinger per un campo coulombiano puntiforme e il fondamentale passaggio al concetto di distribuzione di probabilità di trovare un elettrone in una certa regione dello spazio delle fasi.

Si consiglia per approfondire l'argomento un buon testo sulle origini della meccanica quantistica; vari autori hanno scritto in proposito, come per esempio: Born, Leighton, Landau, Schiff, Slater e altri.

Massimo Di Toro Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Catania

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