Physics Essays

The electronic structures of the atoms

József Garai

Published Dec 27, 2017• 4 citations

Abstract

Based on the uniformity and the stability of the atoms it is concluded that the point charge nature of the electron in the vicinity of the nucleus is unsustainable.It is shown that uniform spherical surface charge "electron" around the nucleus can explain not only the observed uniformity and stability of the atoms but also successfully describes the electromagnetic radiation of the atom, gives physical explanation for the quantized nature of the angular momentum, and explains the wave particle duality of matter.Additionally, the model gives the correct zero angular momentum at the ground state and the right ionization energy, which features were not explained by previous models.The presented physical explanations for the atomic scale observations of matter does not violate the laws of classical physics indicating that these laws should remain valid at atomic scale.Résumé: Selon la base de l'uniformité et la stabilité des atomes, on peut conclure que le modèle de charge ponctuelle de l'électron dans le voisinage du noyau est insoutenable.Il est montré que le modéle de charge de surface sphérique uniforme autour du noyau peut expliquer non seulement l'uniformité et la stabilité observées des atomes, mais aussi il décrit avec succès le radiation électromagnétique de l'atome.Il donne également l'explication physique de la nature quantifiée du moment angulaire, et explique la dualité onde-particule de la matière.Le modèle offre des explications pour les observations à l'échelle atomique de la matière, sans violer les lois de la physique classique, indiquant que ces lois devraient rester valables à l'échelle atomique.

DOI: 10.4006/0836-1398-30.4.455

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József Garai

The current consensus on the atomic structure was formulated about a hundred years ago. In the enlightenment of the newly developed instrumentations and theories the electronic structure of the atoms is reconsidered. It has been concluded that in order to comply with experiments the electron must go through phase transformation from point to surface charge when captured by the nucleus. The surface charge electron shell model of the atoms is consistent with all the known features of the atoms and offers a physical explanation for Schrodinger`s wave equation.

Chemical Science International JournalNov 29, 20233 citations

Density functional theory for Fermi systems with large s-wave scattering length : application to atomic and nuclear physics

Antoine Boulet

Théorie fonctionnelle de la densité pour les systèmes de fermions en interaction forte : application à la physique atomique et à la physique nucléaire Dans ce travail de thèse, des théories de type fonctionnelle de la densité sont développées pour des systèmes en interaction forte possédant une longueur de diffusion en onde s, notée as, anormalement grande. Les gaz atomiques ou la matière neutronique sont des exemples physiques de tels systèmes. La théorie des perturbations à N-corps est tout d'abord utilisée pour décrire les systèmes de fermions dilués. Cette approche conduit par exemple à la fonctionnelle de Lee-Yang qui est valide dans une plage de densité très restreinte lorsque la longueur de diffusion en onde s devient grande. Pour étendre le domaine de validité de l’approche perturbative, des techniques de resommation associées à l’approximation dite en échelle sont utilisée. Cette approche conduit à des expressions compactes pour l'énergie et/ou la self-énergie on-shell dans des systèmes infinis pouvant être appliquées à des systèmes plus ou moins denses. Cela conduit également à une énergie finie du gaz atomique à la limite unitaire, i.e. lorsque |askF|→+∞. Les fonctionnelles ainsi déduites restent assez complexes et manquent en général de pouvoir prédictif. Pour simplifier ces fonctionnelles, des approximations appelées respectivement approximations de “l’espace des phases” ou de “l'espace des phases partiel” sont proposées pour l'énergie ou la self-énergie. Ces approximations simplifient non seulement la forme des fonctionnelles, mais améliorent également leur pouvoir prédictif tout en reproduisant correctement la limite de basse densité. Guidé par les techniques de resommation non-perturbatives développées dans cette thèse, plusieurs nouvelles fonctionnelles sont proposées ainsi que leurs extensions permettant d’inclure des effets de portée effective. Ces fonctionnelles non empiriques, qui ne contiennent aucun paramètre libre, sont testées par rapport aux propriétés des systèmes d'atomes froids et/ou de la matière neutronique. Ces fonctionnelles reproduisent très bien les propriétés obtenues dans les calculs ab-initio ou observées expérimentalement dans les systèmes d'atomes froids. L'équation d'état de la matière neutronique est également reproduite jusqu'à ρ = 0.01 fm⁻³. La réponse statique de la matière neutronique, récemment calculée dans des théories ab-initio, est également mieux reproduite par rapport aux fonctionnelles empiriques utilisées généralement en physique nucléaire. Cette étude a aussi mis en évidence la nécessité de mieux comprendre les propriétés des quasi-particules telle que la masse effective. Pour progresser sur ce point, en partant des expressions resommées de la self-énergie et de l’approximation de l’espace des phases partiel, des expressions compactes du potentiel chimique et de la masse effective ont été obtenues ; ces expressions étant compatibles avec les fonctionnelles proposées dans la première partie de cette thèse. Ces expressions devraient élargir considérablement le domaine de validité des fonctionnelles non-empiriques par rapport aux théories perturbatives. Enfin, il est montré que les développements de ce travail sont également utiles pour réconcilier les paramètres généralement utilisés dans les fonctionnelles empiriques de la physique nucléaire avec les propriétés de l’interaction nucléaire forte.

Sep 19, 20190 citations

Stabilité atomique et structures topologiques du vide quantique

Adel BEN MABROUK

Résumé La stabilité atomique constitue l’un des résultats les plus solidement établis de la mécanique quantique. Le formalisme spectral et variationnel rend rigoureusement compte de l’impossibilité de l’effondrement électronique vers le noyau. Toutefois, cette explication demeure essentiellement structurelle : elle établit une contrainte énergétique sans identifier explicitement la médiation physique susceptible de rendre cette stabilité effective. La présente étude adopte une perspective ontologique explicite selon laquelle toute stabilité physique suppose l’existence d’une médiation réelle. Elle explore l’hypothèse que le vide quantique — compris non comme un simple état fondamental abstrait mais comme un substrat physiquement structurable — pourrait admettre des organisations topologiques locales capables de médiatiser la stabilité atomique. Dans ce cadre, un schème de vortex dynamique du vide est proposé comme hypothèse structurale compatible avec la théorie quantique des champs. Une formalisation variationnelle minimale montre qu’une configuration topologiquement stable peut être introduite sans contredire les contraintes expérimentales actuellement connues. L’objectif de cette contribution n’est pas de modifier les prédictions de la mécanique quantique, mais d’ouvrir un programme de recherche visant à approfondir l’intelligibilité causale des phénomènes quantiques. Cette approche s’inscrit dans une perspective de réalisme scientifique critique et suggère que la mécanique quantique pourrait constituer la description effective d’une dynamique plus profonde du vide. ________________________________________ ABSTRACT Atomic stability is one of the most firmly established results of quantum mechanics. The spectral and variational formalism rigorously accounts for the impossibility of electronic collapse into the nucleus. However, this explanation remains primarily structural: it establishes an energetic constraint without explicitly identifying the physical mediation responsible for making such stability effective. This study adopts an explicit ontological perspective according to which physical stability presupposes the existence of real mediation. It explores the hypothesis that the quantum vacuum — understood not merely as an abstract ground state but as a physically structurable substrate — may admit local topological organizations capable of mediating atomic stability. Within this framework, a dynamic vacuum vortex is proposed as a structural hypothesis compatible with quantum field theory. A minimal variational formalization indicates that a topologically stable configuration can be introduced without contradicting currently known experimental constraints. The aim of this contribution is not to modify the predictive framework of quantum mechanics, but rather to open a research program oriented toward a deeper causal intelligibility of quantum phenomena. This approach aligns with a critical scientific realist perspective and suggests that quantum mechanics may represent an effective description of a deeper dynamical organization of the vacuum.

Mar 9, 20260 citations

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Mar 6, 20250 citations

NEED FOR QUANTUM MECHANICS AND ITS PHYSICAL BASIS

Vishnu S. Mathur, Surendra Singh

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Chapman & Hall/CRC eBooksDec 12, 20080 citations