قضیه کرامرز

در مکانیک کوانتومی، قضیه تبهگنی کرامرز بیان می کند که برای هر ویژه حالت انرژی از یک سیستم با تقارن وارونی زمان با اسپین کل نیمه صحیح، حداقل حداقل یکی بیشتر از یک ویژه حالت با انرژی یکسان وجود دارد. به بیان دیگر، اگر اسپین نیمه صحیح باشد هر سطح انرژی حداقل دارای تبهگنی دوگانه است.

 

در فیزیک نظری، تقارن وارونی زمان یک تقارن از قوانین فیزیکی تحت یک تبدیل برگشت زمان است.

T:t->-t

اگر عملگر هامیلتونی با عملگر وارونی زمان جابه جا شود، یعنی داشته باشیم:

[H,T]=0

آنگاه برای هر ویژه حالت انرژی <n|، حالت برگشت زمان <T|n نیز یک ویژه حالت با همان انرژی است. البته، این حالت برگشت زمان ممکن است با حالت اصلی یکسان باشد، ولی در سیستم های با اسپین نیمه صحیح که تقارن وارونی زمان تمام تکانه زاویه ها را برعکس می کند امکان پذیر نیست و وارون کردن یک اسپین نیمه صحیح به یک حالت یکسان منجر نمی شود( عدد کوانتومی مغناطیسی هرکز صفر نیست).

 

به عنوان مثال، سطوح انرژی یک سیستم با تعداد فرد فرمیون (مانند الکترون ها، پروتون ها یا نوترون ها) در حضور میدان الکتریکی خالص حداقل تبهگن دوگانه باقی می ماند (بدون میدان مغناطیسی). این قضیه در سال 1930 توسط کرامرز به عنوان یک نتیجه از معادله Briet کشف شد.

 

همانطوری که در سال 1932 توسط ویگنر نشان داده شد، این یک نتیجه از ناوردایی وارونی زمان میدان های الکتریکی است و از کاربرد های یک تبدیل پاد یونیتاری عملگر T وقتی که به یک تابع موج از یک تعداد فرد فرمیون اعمال می شود ناشی می شود. این قضیه برای هر پیکربندی از میدان های الکتریکی ایستا یا وابسته به زمان صحیح است.

 

به عنوان مثال اتم هیدروژن شامل یک پروتون و یک الکترون است، بنابراین قضیه کرامرز را نمی توان به آن اعمال نمود. کمترین سطح انرژی اتم هیدروژن غیر تبهگن است. ایزوتوپ دوتریوم دارای یک پروتون اضافی است، بنابر این تعداد فرمیون های آن سه است و این قضیه در این سیستم صدق می کند. حالت پایه دوتریوم شامل دو مولفه فوق ریز است، که به صورت دوگانه، و چهارگانه تبهگن هستند.

 

 


بنده دانشجوی دکترای فیزیک ماده چگال از دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم. حوزه مورد علاقه من فیزیک محاسباتی (به طور خاص نظریه تابعیت چگالی) و همچنین سیستم های توپولوژیک است.


There are no comments yet

  • سلام , مهمان
  • خروج
  • ورود

    Or use one of these social networks

This site is protected by wp-copyrightpro.com