Die Geschwindigkeit von Quantensprüngen

Wie schnell geschieht der Übergang eines Elektrons zwischen Orbitalen, wenn ein Photon emittiert wird?

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Der Begriff "Quantensprung" suggeriert einen sofortigen Übergang was in der Quantenmechanik jedoch nicht der Realität entspricht. Die Übergänge zwischen verschiedenen Zuständen, exemplarisch zwischen den Orbitale |1⟩ und |2⟩, erfolgen durch Wellenfunktionen ψ und ψ die konkreten Energien und Bahndrehimpulsen entsprechen. Es gibt keine Zwischenzustände mit dazugehörigen Energien zwischen E und E, allerdings Überlagerungen von Zuständen. Während eines Übergangs treten solche Zustände ohne Zweifel auf jedoch eine Messung ergibt entweder die Energie E oder E, nicht dazwischen.

Die Dauer eines Übergangs ist nicht ebendies bekannt, aber der Reorganisationsprozess von Orbitalen innerhalb von Atomen geschieht in wenigen Femtosekunden. Dies macht es schwierig, den Zeitpunkt eines Übergangs genau aufzulösen, da Lichtpulse im Attosekundenbereich benötigt werden. Das Konzept eines "Abstands" zwischen den Zuständen des Elektrons ist in der Praxis irrelevant, da die Veränderung instantan erfolgt. Es gibt keine Zwischenzustände ´ die durchlaufen werden ` sondern nur das Vorher und das Nachher.

In der Quantenmechanik werden Physikalische Größen durch Operatoren dargestellt die auf Wellenfunktionen wirken. Ob ein Teilchen einen bestimmten Wert für eine Messgröße hat, hängt von Eigenfunktionen ab. Operatoren wie Impuls und Energie liefern bestimmte Werte für diese Größen.

Der Übergang eines Elektrons zwischen Orbitalen ist ein komplexer Prozess der auf den Gesetzen der Quantenmechanik beruht und nicht in einer festen Zeitspanne gemessen werden kann, sondern aufgrund von Überlagerungen und Wellenfunktionen einen sofortigen Charakter hat.






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