为何电子不会坠入原子核？
这个问题很有意思 历史上这个问题是原子论的主要拦路虎，难住了一代人。第一个给出解答的是波尔，并直接导致了量子力学的建立—如果说普朗克是量子之父，波尔应该算量子二大爷。 波尔的解答也是目前高中、普通物理中的标准解释。不过现代量子理论业已经建立，回头看这个问题是有益的。 波尔认为电子在轨道上形成定态驻波（图左）。所谓定态指的是振幅不随时间改变。但其实并没有解释为什么电子会行成驻波而非经典电磁学预言的那样，通过辐射损失能量并坠入原子核。波尔的理论还有个问题那就是无法解释原子既然处在定态上为什么能辐射。原子光谱就是电子辐射的直接提现。波尔的解释是电子能在各个轨道之间“跃迁”。至于什么叫跃迁，就不得而知了。这些都需要留到量子动力学的建立来解释。 量子力学实际上抛弃了轨道的概念。电子就是以波的形式存在的。因此基态电子并没有绕着原子核旋转，这一点可以从电子轨道角动量L=0看出来。 从量子力学的角度看，波尔理论实际上是一种半经典近似。不过，基态电子运动不应该是环形轨道的叠加（因为有非零角动量），应该是所有零角动量直抛轨道的叠加，电子是会落入中心的原子核的。关于这一点会反应到电子能级上。这是因为原子核是有限大的。电子在核中受到的电磁力与在核外是不同的。核越大，电子在核中存在的时间越长，其能级偏离点粒子的能级越大。这一点在谬原子里面实际上更加显著，因为缪子质量比较大，其波尔半径比较小。物理学家利用这一点来测量质子的半径。（不过由于某些目前还无法理解的原因，用这种方法测量得到的质子半径与其他方法得到的值有些偏差。这个谜题叫做质子半径之谜。） 反之，具有非零角动量的电子态由于离心力不会落入原子核中。 为什么角动量如此重要。一个原因是在量子力学中，角动量的取值也是量子化的。 当然，电子仍然在做“加速运动”。那么电子能够辐射呢？实际上是可以的。电子无时无刻不在辐射出光子，只不过由于能动量守恒的限制这些光子的是虚光子，根据不确定关系，它们寿命很短，没办法传播出去，只能改变电子的性质，就好比给电子穿了一层衣服。 如果电子处在激发态，它辐射出的光子就有可能满足能动量守恒，成为实光子。这就是原子光谱的来源。 如果电子处在基态，那就没有办法了通过跃迁到更低能级辐射光子了— 除非，还有更低的能级。这个情况可以发生在比较重的原子核，这时候电子能够与原子核发生反应（记住电子会进入原子核），降低原子总体能量，从而辐射出中微子。这个过程叫做电子俘获。 原则上讲，最低的能级是一堆光子。不过目前我们已知的对称性要求轻子数守恒、重子数守恒，从而禁止原子湮灭成一堆光子。不排除在更高的能量下这些对称性可以被违背，不过这一过程必然非常缓慢，可能超越了宇宙年龄。 假如把原子核换成正电子，这样组成的物质叫做正电子偶素，它的能级与原子非常像（电子质量用折合质量代替）。由于正电子是个点粒子，能够更清楚的看到上面说的这些情况。电子偶素是可以完全衰变到光子的，而不受重子数守恒的限制。