日常生活には全く関係ない力ですが、
極限まで小さい世界で起きていることも気になってしまうって、私はオタク？😅
考えるだけなので害はないです💦
このエッセイだとイメージし易いかな
って思います。
●ファンデルワールス力の起因
ファンデルワールス力は
中性原子・分子間に作用する。
もっとも簡単な例は、
希ガス原子間の力であり、
へリウムやアルゴンが
液体や固体になるときの
凝集力の根源である。
電気的に中性のもの同士に
どんな力が働くのだろうか。
ナノ、ミクロの世界では、
電磁気力に比べて
万有引力はその大きさが小さすぎて、
とても現実の原子・分子の
凝集力にはなりえない。
ちなみに、
２電子間の距離が１n(ナノ)mであるとき、
電子間には
約2.3×10マイナス11乗N(ニュートン)
の力が働くが、
電子問の万有引力は
約5.5×10マイナス53乗N(ニュートン)
にすぎない。
２原子がきわめて接近すれば、
それぞれの電子軌道
(量子力学的に、
雲のような電子の波と考えてもよい)
が重なり合うようになるから、
クーロン力による強い斥力が
働くことは納得できる。
それはよいとして、
遠方で引力が働くメカニズムは何だろうか。
それは、
２つの原子にゆらぎとして現れる
電気双極子の間の
引力だと理解されている。
磁気現象でいえば、
ちょうど２つの永久磁石の間の引力に相当する。
量子力学によれば、
絶対零度であっても
粒子がまったく静止してしまうことはない。
このことは、
雲のような電子の波も
凍結することはなく、
絶えずゆらいでいることを意味する。
そうすると、
電子の雲に濃淡のゆらぎ、
つまり電荷密度のゆらぎが生じる。
全体として球対称であった電子雲にも
密度の偏りが生じる。
それは電気双極子にほかならない。
１つの原子に電気双極子が生じれば、
それは隣接する原子に電場を及ぼし、
そこにも双極子が誘起される。
それらの相互作用によって引力が生じるが、
双極子はいずれもゆらぎでしかないから、
このメカニズムによる力はきわめて弱い。
それがファンデルワールス力の引力成分である。
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人間には関係ない様なこんな小さな力でも、
極限の状態になると、相転移のように、
メジャーな力になっていそうかな？って
思いながら、時々現実逃避して
ストレスを回避していたいものです😅