väteatom

Väteatom, ofta betecknat 1H, är det enklaste atomen och består av en protonkärna och en elektron. Den vanligaste isotopen är protium, som har en proton och ingen neutron. Andra isotoper är deuterium (en neutron) och tritium (två neutroner), vilka är mindre vanliga och i högre grad radioaktiva.

Elektronen kretsar kring kärnan i ett Coulombskt fält. I den kvantmekaniska modellen beskrivs den av Schrödingers ekvation i ett Coulombskt potentialfält. Energinivåerna följer ungefär E_n = -13,6 eV / n^2; grundnivån (n = 1) har E_1 = -13,6 eV.

Övergångar mellan energinivåer ger emission och absorption av fotoner med specifika våglängder; Lyman-serien ligger i ultraviolett ljus, Balmer-serien i synligt ljus och andra serier i infrarött. Lamb-skiftet och hyperfin uppdelning i grundtillståndet har varit viktiga tester av kvantmekanik och kvantelektrodynamik. Den hyperfina 21 cm-linjen uppstår i grundtillståndet och används inom radioastronomi.

Isotoperna deuterium och tritium har särskild betydelse inom forskning och teknik. Deuterium används i studier av kemiska bindningar, i viss fusionsteknik och i spårning, medan tritium är radioaktivt med halveringstid cirka 12,3 år. Inom metrologin används väteatomen i vätebaserade maser som frekvensreferens i vissa standarder.

Väteatomen är central i atomfysik som ett av de mest grundläggande modellerna för kvantmekanik. Dess enkla struktur gör den till ett ovärderligt referenssystem för teoritestning, spektral mätning och tillämpningar inom forskning och teknologi, inklusive astrofysik och tidmätning.