Естественные науки

Что будет, если наполнить пустой стеклянный куб электронами?

Для дотошных: куб, допустим, 20 см стороной. Способ наполнения неважен. До заполнения - вакуум. Концентрация частиц хотя бы как у воды на уровне моря (плотненько) . Интересен вид этого объекта (чёрный? светящийся? серебристый зеркальный?) , что произойдёт с ним со временем (заряд разойдётся? продавит любые стенки? будет ли вообще сдерживаться стеклом?) . Мы видели молнию и искры, они светятся голубоватым светом. Но это перемещающийся заряд, он может вызывать свечение, сжигая воздух, а в сосуде был бы статичный заряд. Воздержитесь от глупых ответов, пожалуйста, вроде "иди топи урановые ломы в ртути" или "в психушке окажешься". Спасибо ^_^
Эээ.... а Вы думаете, что электрон сквозь стекло пройти не сможет? Да, диэлектрик, конечно, но от толщины зависит. Через фольгу же пролетают.

Но ладно, положим, они все внутри. А всё-таки сколько? Как понять "как у воды"? Буду понимать это как количество электронов, равное количеству молекул воды при н. у. в данном объёме.

Посчитать легко - такой кубик это 8 литров - это 8 кг воды. Значит это N = m/M * Na = 8000/18 * 6e23 ~ 3e26 электронов. Ну да, примерно так получается. Это ж какое поле они создадут? Диэлектрик само собой поляризуется. Но этого будет мало. Боюсь, что с другой стороны кубика электроны просто на хрен вырвет с верхних уровней как не фиг делать. А потом вырвет с орбит внутренних слоёв материала и переместит их во внешние. И так далее. Короче говоря пойдёт ток через этот диэлектрик. И называться это будет пробой. Потому что пробить может всё что угодно - была бы достаточная напряжённость поля.

Ну, положим, что по какой-то неведомой причине не пробило. Но ведь они будут друг от друга отталкиваться. Ядро с протонами держится вместе сильными ядерными силами. Если б не они - фиг бы оно держалось. Но чтобы его вместе собрать - кулона надо еще преодолеть и сблизить частицы настолько, чтобы сильные силы начали работать. И это происходит при чудовищных температурах и давлениях в недрах звёзд. А если бы всё было так просто - холодный ядерный синтез не был бы проблемой.

Так с какой силой их разрыать будет?
Прикинем так - пусть есть два заряда по 1e26 электронов. С какой силой они отталкиваются на расстоянии 20 см.

Закон Кулона: F = 9e9 * (1,6e-19*1e26)^2 / 0,04 = 576e23 Н

Сила в порядка 10^25 Н - это всё-таки что-то устрашающее. И это только чтобы хотя бы две половины этих зарядов вместе удержать. Это, блин, надо у кубика с полостью в 8 литров делать стенки километровые) )

А что же если удержать? И чтобы заряд каким-то образом не стёк и структура держалась? Эдакая мощная и глубокая потенциальная яма размерами 20х20х20 см.
Вобщем-то в любом замкнутом пространстве электрон, падла, начинает вести себя немного как волна. И чем меньше пространство, тем больше он на волну похож. Короче занимает он в этой яме энергетические уровни - квантуется его энергия по главному квантовому числу и по другим. А электрон - это не фотон какой-нибудь с Бозе-статистикой. Это фермион. И на него принцип запрета Паули распространяется. Который говорит, что не могут в одной яме сидеть два электрона с одинаковыми квантовыми числами. Только если спины разные - но тогда только два и не более. В конечной яме количество уровней (по энергии) ограничено будет. Вот тут оценивать не берусь, но если им вдруг там уровней не хватит.. . это я уже не знаю - армагедец какой-нибудь настанет. Короче не впихнётся туда больше электронов, убей.

А так - реалистично - кубик пробъёт ещё задолго до того, как он заполнится. А если не пробьёт - так его просто на кусочки силой отталкивания разорвёт.

И с чего там чему-то светиться - не вижу.

Посмотрим.. . может меня тут ещё кто-то в чём-то поправит. И/или (надеюсь) дополнит.

>^.^<
Олег Прихидько
Олег Прихидько
52 687
Лучший ответ
Сергей Галкин "Свободные" электроны всё-таки будут отражать ЭМ-волны.
Т.е. кубик будет, наверное, зеркальный.
Айнагуль Ильяшева Спасибище, Александр =) Я и хотела услышать ответ кого-то, кто знает свойства электронов получше. Ну, конечно, я склонялась к тому, что идеальных изоляторов не бывает и такое количество свободных электронов пробьют любое сопротивление. Но кто их знает... Вон вода при охлаждении расширяется. Пока не попробовали, не узнали наверняка. Но, вроде справедливо всё расписано. Светиться электроны могли, подгоняемые соседними. Так сказать, давление электронов вполне могло передавать им дополнительную скорость, при которой они могли бы начать излучать не неком диапазоне. А электроны нельзя охладить, верно? Они же не могут находится в состоянии покоя рядом друг с другом? Ну и ещё оставались варианты "отражают", "пропускают" и "преломляют". Вполне могут. Опять же, фиг их знает, на что они способны, гады мелкие =)
Айнагуль Ильяшева А идея возникла, когда я пересматривала мультик детства Трансформеры (V). =) Хаха, электричество в бутылках. А потом подумала, а почему бы и нет? Если есть достаточно прочный изолятор, можно что угодно наливать в бутылку =)) И ещё меня всегда интересовала максимальная вместимость батарейки. Если наполнить батарейку одними электронами, сколько такой Энерджайзер прослужит? ^___^ Ну, всё ясно, не удержать такой заряд в одном месте. Спасибо вам за ответ
Ахахахаха, не дам)) )

Отвечу: получится просто ионизированный воздух.

Никаких спецэффектов, если как у воды, я думаю.

Может, при гипер плотности возникнет шаровая молния.. . Свечение тогда, но максимум на несколько секунд.

И кстати, если шаровая молния образуется, она выйдет за пределы стекляного куба.

И будет взрывчик, вероятно))
Айнагуль Ильяшева До заполнения - вакуум. Без воздуха. Шаровая молния - это шар и молния, а у нас куб и заряд =) Заряды отталкиваются друг от друга, как и атомы, так что должны держаться. Ионизированные стенки сосуда тоже будут иметь заряд минус и отталкивать электроны, так что на первый взгляд всё должно быть стабильно. Но наверняка я не знаю. И вид интересен - свет может проходить, преломляться, отражаться или поглощаться. Это может дать прозрачность, прозрачность с преломлением, чёрный цвет, зеркало или даже определённый цвет.