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Operador de momento cuántico

1926
  • Erwin Schrödinger
  • Werner Heisenberg
  • Paul Dirac
Laboratorio de mecánica cuántica con un físico analizando operadores de momento.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

En cuántico mecánica, momentum is an observable represented by a vector operator. In the position basis, the momentum operator is given by [latex]\hat{\vec{p}} = -i\hbar\nabla[/latex], where [latex]\hbar[/latex] is the reduced constante de Planck and [latex]\nabla[/latex] is the gradient operator. The conservación del momento corresponde al hecho de que el Hamiltoniano conmuta con el operador de momento, [latex][\hat{H}, \hat{\vec{p}}] = 0[/latex], para un sistema con simetría traslacional.

Quantum mechanics replaces classical observables with Hermitian operators acting on a Hilbert space of states. The momentum of a particle is no longer a simple number but an operator, [latex]\hat{\vec{p}}[/latex]. Its eigenvalues represent the possible outcomes of a momentum measurement. The famous expression [latex]\hat{\vec{p}} = -i\hbar\nabla[/latex] arises from the canonical commutation relation between the position operator [latex]\hat{\vec{x}}[/latex] and the momentum operator, [latex][\hat{x}_j, \hat{p}_k] = i\hbar\delta_{jk}[/latex], which is a fundamental postulate of quantum theory and the mathematical basis for the Heisenberg uncertainty principle.

La evolución temporal del valor esperado de un operador se rige por el teorema de Ehrenfest. Para el momento, muestra que el valor de expectativa del momento cambia según el valor de expectativa de la fuerza, reflejando la segunda ley de Newton. Una cantidad se conserva si su operador conmuta con el Hamiltoniano [latex]\hat{H}[/latex], el operador para la energía total. Si la energía potencial de un sistema es independiente de la posición (es decir, el sistema tiene simetría traslacional), entonces [latex][\hat{H}, \hat{\vec{p}}] = 0[/latex], y el valor esperado del momento se conserva. Esto restablece la conexión entre la simetría traslacional y la conservación del momento, como se ve a través del teorema de Noether, dentro del marco cuántico.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Física cuántica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • La hipótesis de la dualidad onda-partícula de Louis de Broglie
  • La hipótesis cuántica de Planck
  • Mecánica hamiltoniana clásica
  • Teorema de Noether sobre simetría y conservación

Aplicaciones

  • computación cuántica
  • microscopía de efecto túnel de barrido
  • física de semiconductores
  • física de partículas (diagramas de Feynman)
  • química cuántica (orbitales moleculares)

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Related to: momentum operator, quantum mechanics, Schrödinger equation, Heisenberg uncertainty principle, commutation relation, Hamiltonian, observable, translational symmetry, Ehrenfest theorem, quantum state.

Contexto histórico

Operador de momento cuántico

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1927
1930
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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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