Elektronlar birbirlerini çekebilir mi?

Tekrardan selamlar! Oldukça güzel ve kafa yakıcı bir kuantum fiziği sorusu olmuş. Umarım açıklayabilirim:

1. Normal şartlarda elektronlar, aynı elektrik yüküne (negatif) sahip oldukları için Coulomb Kuvveti nedeniyle birbirlerini iterler. Ancak özel durumlarda, özellikle Süperiletkenlerde, elektronlar birbirlerini çekebilirler. Buna 'Cooper Çifti' denir. Buradaki mekanizma spinle değil, kristal örgüdeki pozitif iyonların titreşimiyle (fononlar) ilgilidir. Bir elektron geçerken pozitif iyonları kendine çeker, orada oluşan yoğun pozitif alan arkadan gelen ikinci elektronu çeker. Yani aracı bir ortam sayesinde çekim gerçekleşir.

2. Aynı yüklerin birbirini itmesinin temel nedeni spin değildir, elektrik yüküdür. Ancak elektronlar Fermiyon oldukları için Pauli Dışlama İlkesi'ne tabidirler. Bu ilke der ki sana: "Aynı kuantum durumunda (aynı konum, aynı spin vb.) iki fermiyon bulunamaz." Eğer iki elektronun spinleri aynıysa, birbirlerine çok yaklaşamazlar; bu da itme benzeri durum kuantum mekaniksel bir etkidir (Exchange Interaction). Ama bu klasik elektriksel itmeden farklı bir olgudur.

3. Proton ve elektronun birbirini çekmesinin birincil sebebi spin değil, zıt elektrik yükleridir. Spin sadece bu etkileşimin "ince yapısını" (fine structure) ve enerji seviyelerini belirler. Spinler paralel veya antiparalel olduğunda etkileşim enerjisi çok küçük miktarlarda değişir (Hyperfine splitting), ancak çekimin ana kaynağı elektromanyetik kuvvettir.

Özetle: Elektronlar normalde birbirini itse de süperiletkenlik gibi ekstrem durumlarda dolaylı olarak çekebilirler. Proton-elektron aşkı ise spinden ziyade, zıt kutupların birbirini çekmesi üzerine kuruludur.

Umarım cevabım senin aklındaki soruları gidermiştir! Profilinde sorduğun ve cevaplanmamış birkaç soru daha olduğunu fark ettim, cevaplayayım dedim. Ve sanırım bugün doğum gününmüş. İyi ki doğdun, mutlu yıllar!

^{Kaynakça: [1][2][3]}