kvantni broj

kvantni broj, broj koji opisuje kvantnomehaničko stacionarno stanje subatomskih čestica, elektrona u atomu i nukleona u atomskoj jezgri. Kvant i kvantni broj u fiziku je uveo Max Planck 1900. kako bi objasnio raspodjelu energije zračenje crnoga tijela i uskladio zakone klasične fizike s pokusima. U modernoj fizici pod pojmom kvantizacije podrazumijeva se prijelaz iz zakonitosti klasične fizike u kvantnu mehaniku. Kvantiziranje gravitacije jedan je od najvećih problema suvremene fizike elementarnih čestica i kozmologije. Tipično je značenje kvantnih brojeva stanjâ elektrona u atomu sljedeće: glavni kvantni broj n određuje svojstvene vrijednosti energije elektrona, orbitalni kvantni broj l određuje vrijednost kutne količine gibanja elektrona u kvantnim stazama (→ bohr, niels), magnetski kvantni broj m određuje moguće orijentacije kutne količine gibanja u odnosu na os vanjskoga magnetskoga polja, a kvantni broj spina s određuje spinsku kutnu količinu gibanja elektrona. Ukupni broj različitih stanja u atomu za kvantne brojeve n, l i m iznosi (2l + 1), a zbog dviju spinskih orijentacija (projekcija) na vanjsku os taj se broj udvostručuje. Stanja elektrona u modelu Fermijeva plina opisana su samo glavnim kvantnim brojem n i s dvije orijentacije spina. Kvanti svjetlosti (→ foton), kao bozoni cjelobrojnoga spina opisani su Bose-Einsteinovom statistikom, a istoj statistici podvrgavaju se i kvanti titranja kristalne rešetke (→ fonon) kao bozoni nultoga spina. Neutroni i protoni, šire hadroni, uz kvantni broj spina imaju još i kvantni broj izospina. Uz spin i okus (gornji, donji, strani …), kvarkovi nose i kvantni broj jakoga naboja, koji se uobičajeno naziva bojom (crvena, zelena, plava), a antikvarkovi odgovarajuću antiboju. Teorija polja boje u kvantnome obliku poznata je kao kvantna kromodinamika.

Kvantni brojevi elektrona u atomu