Les électrons ne s’enroulent pas dans le noyau en raison des lois de la mécanique quantique qui régissent leur comportement. Selon les principes de la mécanique quantique, les électrons ne sont pas comme des planètes miniatures tournant autour du noyau selon des trajectoires fixes. Au lieu de cela, les électrons se comportent simultanément comme des ondes et des particules, présentant une double nature.

Le comportement précis des électrons est décrit par des fonctions d’onde complexes qui prédisent la probabilité de trouver un électron à un emplacement donné. Ces fonctions d'onde sont régies par l'équation de Schrödinger, qui est une équation fondamentale en mécanique quantique.

Une caractéristique clé des fonctions d’onde des électrons est qu’elles sont stables, ce qui signifie qu’elles ne s’effondrent pas ou ne subissent pas de changements brusques. Cette stabilité est cruciale pour empêcher les électrons de pénétrer dans le noyau.

Si un électron devait suivre un chemin en spirale, son énergie diminuerait à mesure qu’il se rapproche du noyau en raison de la force électrostatique attractive entre l’électron chargé négativement et le noyau chargé positivement. Selon l’électromagnétisme classique, cette perte d’énergie entraînerait une spirale de l’électron vers l’intérieur, finissant par entrer en collision avec le noyau.

Cependant, la mécanique quantique interdit un tel effondrement classique. Au lieu de cela, la fonction d’onde d’un électron ne peut changer que de certaines manières qui maintiennent sa stabilité. Cela signifie que l’énergie de l’électron ne peut changer qu’en quantités discrètes appelées quanta.

Les niveaux d'énergie autorisés pour les électrons dans un atome sont déterminés par divers facteurs, notamment le numéro atomique (le nombre de protons), le nombre d'électrons et les interactions entre les électrons. Chaque niveau d'énergie correspond à une configuration électronique spécifique, où les électrons occupent différentes orbitales autour du noyau.

Les électrons d’un atome occupent les niveaux d’énergie les plus bas dont ils disposent, c’est pourquoi ils restent sur des orbites stables plutôt que de s’enrouler dans le noyau. Tant que les électrons disposent de suffisamment d’énergie pour occuper ces orbitales stables, ils ne subiront pas d’effondrement spontané.

En résumé, la dualité onde-particule des électrons, la stabilité des fonctions d’onde et la quantification des niveaux d’énergie empêchent les électrons de s’enrouler dans le noyau. La mécanique quantique fournit un cadre cohérent qui décrit le comportement des électrons et explique leur existence stable au sein des atomes.