S-i kestadefinitsioonis leiad, et selle $ \ ell $ arv on null. Klassikalises mõttes vastab see orbiidile, mille orbitaal- või nurkkiirus on null - see on suure objekti puhul selge võimatus. Elektroni jaoks annab see omapärase tulemuse, et mis tahes s-kesta elektron liigub klassikaliselt öeldes edasi-tagasi läbi tuuma, mitte selle ümber. Nii et ühes uudishimulikus mõttes juhtub just see, mida te just küsisite: klassikaline analoog on see, et elektronid läbivad tuuma, mistõttu neil on nii armas kerakujuline sümmeetria.
Teine osa vastus on aga see, et elektronid ei saa tuumast läbi minna, välja arvatud juhul, kui nad on tohutult energilisemad kui tüüpilises väikese tuuma aatomis. On selge, et seal toimub natuke paradoks!
Paradoksi resolutsioon on see, et väga väikese massiga laetud osakesi tuleb käsitleda kvantreeglitega. Niisiis, näiteks selle asemel, et elektron käituks täpselt määratletud osakesena, käitub ta nagu seisulaine. Seda seisvat lainet võib omakorda mõelda kui elektroni kahte samaaegset versiooni, millest üks läheb (näiteks) päripäeva ja teine ümber vastupäeva. (Reaalses olukorras on selliseid komponente lõpmatu arv; ma valin välja vaid ühe paari neist, mis seda põhimõtet demonstreerivad.)
Lisaks võib mõelda, et kõiki neid komponente murrab tuuma võimas sfääriline laenguväli, mis selle ümber kõverdub, ilma et see iga teda tabaks. See murdumine ei ole sama mis atraktsioon. Tegelikult takistab just see murdumisefekt elektronpilvede tiheduse jõudmist tuumas lõpmatusse - see tähendab, et tuuma lööb. Kui mõelda, kuidas veepaak võib paaki sisenemise asemel valguse kiirguse pinnalt põrkuda - ja see on kohutav analoogia, ma tean, ma tean - võite vähemalt saada aimu, kuidas suurenev " optiline tihedus "keskpunkti suunas võib pigem valgust eemal hoida kui lähemale tuua.
Nii et elektroni puhul, mis käitub" nagu "kaks lainet, mis lähevad nii päripäeva kui ka vastupäeva, kõverdavad kombineeritud lained pigem tuuma ümber, mitte seda lööb. See on väga kvant-tüüpi sündmus, kuna klassikalise objekti jaoks pole objekti "lõhestamine" lihtsalt võimalik ja objekt sukeldub lihtsalt otse atraktsiooniallikasse. Kuid kui objektid on piisavalt kerged, lakkab selline osakestetaoline käitumine objektile lihtsalt kättesaadavaks. Selle asemel saate laineid, mis sirguvad korralikult ja täiusliku sfäärilise sümmeetriaga tuuma ümber, saamata kunagi piisavalt energiat (mis muudab selle osakeste sarnasemaks), et otse selle tuumaga ühenduda.
Lõpuks pange tähele, et elektronid on s (ja muud) kestad ühendavad tingimata mitu rada korraga. Iga päripäeva liikuva elektroni "kujutise" jaoks peab olema ka täpselt tasakaalustav "kujutis" samast elektronist, mis liigub vastupäeva, nii et need kaks pilti tasakaalustuksid alati orbiidi nullmomendini. Mis hämmastav asi see on! Ja oluline asi ka, sest just see teeb keemia võimalikuks.
Nii et hea küsimus, isegi kui see on tegelikult pigem füüsikaküsimus kui iseenesest kui keemia küsimus. Kuid see on nii oluline keemia küsimus! See on nagu küsimine, kuidas töötab auto mootor. Võite nõustuda sellega, et kõigil autodel ja sõidukitel on mootorid ning need kõik töötavad teatud viisil. Mõnikord on siiski tore sukelduda veidi sügavamale ja proovida mõista, miks need omapärased asjad teevad asju, mis võimaldavad keemiat - see tähendab, kuidas mootor tegelikult töötab.