Si ritiene comunemente che l’atomo d’idrogeno non ha possibilità di avere un’esistenza stabile se considerato dal punto di vista della Fisica classica. La principale ragione portata a giustificazione di questo fatto si riassume come segue: l’elettrone, in orbita attorno al protone, irraggia onde elettromagnetiche, perde quindi energia e inevitabilmente tenderà a collassare sul protone.

Vogliamo qui, in via ipotetica, presentare una serie di argomenti i quali, sulla base unicamente di argomentazioni tratte dall’elettromagnetismo classico (Maxwell), sembrano indicare almeno una speranza per una comprensione razionale della stabilità dell’atomo.

Riassumo quindi i principali punti del ragionamento:

1) Il protone, in quanto, come è noto, dotato di spin, è sorgente di campo magnetico;

2) L’elettrone pertanto verrà a muoversi in uno spazio in cui è presente non solo campo elettrico ma anche magnetico; assumo l’orientazione dell’asse magnetico del protone tale che la forza di Lorentz agente sull’elettrone punti in direzione opposta a quella della forza di Coulomb agente sullo stesso;

3) (Legge di Faraday-Lenz)
assimilo l’orbita percorsa dall’elettrone ad una spira percorsa da corrente (come del resto viene fatto in parecchi testi che trattano l’argomento) e dico che, in virtù della legge di Faraday-Lenz, ad ogni tentativo di collasso della “spira elettronica” sul protone corrisponderà una violenta azione repulsiva tra elettrone e protone tale da scongiurare l’implosione dell’atomo. Sia l’elettrone che il protone subiranno quest’azione; in particolare il protone reagirà modificando la propria velocità di rotazione su se stesso;

4) Rimane da considerare il problema dell’irraggiamento.
E’ possibile, a questo punto, ipotizzare che per certe combinazioni dei parametri dinamici caratterizzanti il sistema, si abbia un irraggiamento totale nullo, per interferenza distruttiva, qualora si consideri anche il protone (e non solo l’elettrone!) come sorgente di onde elettromagnetiche.

A parziale giustificazione delle idee sopra esposte fornisco qui una espressione per la costante di struttura fine la quale segue direttamente dall’avere imposto uguaglianza in modulo (e segno opposto) tra forza di Coulomb e forza di Lorentz agenti sull’elettrone e che tale uguaglianza sia valida per il primo raggio orbitale secondo il modello atomico di Bohr.

Si ha quindi:

dove:

α = costante di struttura fine
mp = massa del protone
me = massa dell’’elettrone
rp = raggio classico del protone
r1= raggio della prima orbita elettronica secondo il modello di Bohr

di Ronchini Riccardo