Gedankenexperiment zum Vakuum; was passiert?

Hallo zusammen!
Habe eine Frage zur Physik, die mich lange beschäftigt, nach dem Motto: „Was passiert, wenn…“
Man stelle sich ein Gefäß vor mit der Öffnung, die genau so Groß ist wie ein Atom und dabei nur drei Atome tief ist. Wir geben zwei Atome in das Gefäß und schließen es mit einem Deckel, der auch den letzten Platz der Öffnung einnimmt.
Jetzt die eigentliche Frage, was passiert, wenn man eine elekromagnetische Kraft am Boden und am Deckel so groß erzeugen könnte, dass das erste Atom am Boden „haftet“ und das zweite Atom am Deckel „haftet“ und man den Deckel um ein Atom herauszieht?

  • Entsteht zwischen den beiden Atomen im Inneren des Gefäßes ein Vakuum?
  • Was passiert, wenn man die elektromagnetische Kraft am Boden, bzw. am Deckel löst, bzw. wenn man den Deckel loslasst?
  • Wie groß müsste die elektromagnetische Kraft sein?
  • Mit welcher Kraft zieht man am Deckel?
  • Wirkt eine Kraft auf das Gefäß, so dass das Kaputt gehen kann, oder gibt es Gefäße, die das aushalten können, etc?

Hoffe, ich habe es nicht zu kompliziert erklärt und Ihr könnt mir helfen!

Viele Grüße
Ludwig

Kurze Antwort: dein Gedankenexperiment funktioniert bei so kleinen Dimensionen nicht.

Lange Antwort: Bei so kleinen Behältern kommst du in quantenmechanische Bredouillen :smile:. Ein Atom kannst du dir nicht als Kugel vorstellen, sondern musst in dieser Grössenordnung mit Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichten (super Wort, oder?) arbeiten. Bei deinem Behälter würdest du dann die dreidimensionale Schrödingergleichung eines Mehrkörpersystems (Kern 1, Elektronen von Atom 1, Kern 2, Elektronen von Atom 2) lösen müssen, wobei die Ränder deines Behältnisses eine unendlich hohe Potentialbarriere wären und dein elektromagnetisches Feld dieses überlagern würde. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte wäre für ein positiv geladenes H2-Molekül, also H2, dem ein Elektron fehlt, gerade noch lösbar. Für zwei He-Atome könnte man vielleicht numerisch mit Supercomputern noch eine Lösung finden, aber ich würde mich nicht rantrauen :smile:.

Danke Dir rower2000! Habe es soweit verstanden!

Wenn man den Aufbau vergrößert? Also auf molekularer Ebene oder im beispielhaft im 10x10cm Bereich und dann eben um einen größeren Wert auseinanderzieht? Oder bleibt das Problem mit der unendlich hohen Potentialbarriere und dem überlagerndem elektromagnetischem Feld?

Das QM-Problem bleibt solange du nicht in allen drei Dimensionen makroskopisch wirst. Ausserdem ist mir nicht ganz klar wie du mit einem EM-Feld die Atome pinnen willst - die sind ja neutral. Ausser du investierst soviel Energie dass du ionisierst - aber dann hast du wieder kein „Vakuum“, sondern ein +Ionengas unten und eine Wolke Elektronen oben.

Das war mehr oder weniger auch die Frage, ob es klappt…
Alles klar - Danke noch mal für Deine Ausführungen - jetzt bin ich wieder schlauer!!!

Das QM-Problem bleibt solange du nicht in allen drei
Dimensionen makroskopisch wirst.

Wann ist das genau?
Ist ein Atomkern nicht dreidimensional?

  • Entsteht zwischen den beiden Atomen im Inneren des Gefäßes
    ein Vakuum?

Wie groß ist denn der Druck zwischen 2 Atomen?

Danke
Hallo rover2000,
vieln Dank für deine Antwort auf die sicherlich ehr interessante Frage. Ich geb dir ein Sternchen dafür.
Hab noch einen schönen Tag.
Stefan