量子論の観点から物質を見ると　　”量子論”

ここまで来ると完全に理解できたという訳ではないが、「そうなのかなあ．．．．」と思えるところも出てきた。

＜電子がフェルミオンだからものが触れる＞
原子はスカスカ。原子（電子の軌道）が0.1nm（ナノメートル）、原子核は100万分の1nm。
原子の10万分の1の大きさ）。それ以外は真空。
電子はフェルミオン（同じ状態に入られない）。上向きと下向きのスピンの電子（異なる量子）が１セット。
原子の姿のイメージは一番外側に分布している「電子の雲」
物質は原子でできている。物質の表面は電子の雲。物と物が接触した時両方の軌道は既に電子で占有されているので「重なった電子雲」は実現できないので重ならない。電子がボゾンだと物と物とがスルスルとすり抜けてしまう（その前に電子がボソンだとエネルギーの一番小さな軌道に入ってしまい原子の形が保てない）。


＜キーポイント「２つの量子は互いに区別できない」＞
２つの原子の周りの２つの電子（量子）の軌道は同じエネルギーを持っている。
離れている２つの原子が近づくと電子はどちらの原子にも存在密度を持つ（どちらの原子にも属する）。原子の相互作用の影響でエネルギーに差が生じ、単独でいるよりもエネルギーの高い軌道と低い軌道が出来る。新しい軌道が低い場合には単独軌道より低いエネルギーでいられるので結合する（分子）。エネルギーの高い軌道が出来る時には原子は単独でいる（ヘリウム、アルゴン）。”疑問”２つの原子が近づくとエネルギーの高い軌道と低い軌道が出来るのではないのだろうか？　ヘリウム、アルゴンは高い軌道しかできないのだろうか？
２つの原子が近づき「取り囲み軌道」が出来るが、その内側にあるエネルギーの低い「単独軌道」があるそこにはフェルミオンである電子が既に存在するのでそこには入り込めない。

＜導体と絶縁体＞
同じ原子が多く集まると元は同じエネルギーだった単独軌道から複数のエネルギーの軌道が出来る。エネルギーの低い軌道から順に２つの電子が埋まっていく。
２個の原子が近づくとエネルギーの違う２個の軌道が、３個の原子が近づくと３個の軌道が、無数の軌道が近づくとエネルギーの違う無数の軌道が出来る。



無数の軌道がある一定の連続するエネルギー分布のバンドと、バンドとバンドの間の軌道がないギャップが出来る。



電子はエネルギーが一番低いバンドの一番低い軌道から順に入ることができる。バンド内では小さなエネルギーで電子はフェルミ面※の上の軌道に動けるがバンドからバンドに移るには大きなエネルギーがいる。
※フェルミ面　　　バンド内で電子がある一番外側の面　それより上に軌道はあるが電子はない　バンド内であれば小さなエネルギーフェルミ面から上の軌道に移ることができる。

＜金属に光沢がある理由＞
電子は飛び移る軌道のエネルギー差分しか吸収できない。金属はバンド内のエネルギーが連続しているので連続したエネルギーを吸収できる。
自由電子が吸収できるエネルギーは「フェルミ面※とバンドの上までのエネルギー」

＜トンネル効果＞（量子の壁抜け）
エネルギーの壁が有限であるとき量子はあらゆる可能な経路を辿って運動する（経路積分※）ので壁を超える可能性をもつ。電子の一部が絶縁体を通過してしまう現象。
ウラン２３８がアルファ線（ヘリウムの原子核）を出すアルファ崩壊もトンネル効果（らしい）。
※経路積分　　リチャード・P・ファインマンが考案した量子力学の理論手法