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Equazione di Schrödinger

1926
  • Erwin Schrödinger
Physicist's workspace with Schrödinger Equation and quantum mechanics materials.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

This is a fundamental equation in quantum mechanics that describes how the quantum state of a physical system changes over time. It is a linear differenziale parziale equation for the wavefunction, [latex]\Psi(x, t)[/latex]. The time-dependent version is [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat{H}\Psi[/latex], where [latex]\hat{H}[/latex] is the hamiltoniano operatore, che rappresenta l'energia totale del sistema.

L'equazione di Schrödinger è la controparte quantistica dell'equazione di Newton. seconda legge Nella meccanica classica, mentre la legge di Newton predice la traiettoria di una particella, l'equazione di Schrödinger predice il comportamento futuro della funzione d'onda di un sistema. La funzione d'onda, Ψ, è un'ampiezza di probabilità a valori complessi, e il quadrato della sua ampiezza, |Ψ|²|, fornisce la densità di probabilità di trovare la particella in una data posizione e in un dato istante. L'equazione si presenta in due forme principali: dipendente dal tempo e indipendente dal tempo.

The time-dependent Schrödinger equation (TDSE), [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi(x, t) = \hat{H}\Psi(x, t)[/latex], describes a system evolving in time. The time-independent Schrödinger equation (TISE), [latex]\hat{H}\Psi(x) = E\Psi(x)[/latex], is used for systems in a stationary state, where the energy [latex]E[/latex] is constant. Solving the TISE for a given potential yields the allowed energy eigenvalues ([latex]E[/latex]) and the corresponding energy eigenfunctions ([latex]\Psi[/latex]), which represent the stable states of the system, such as the electron orbitals in an atom. The hamiltoniano operator [latex]\hat{H}[/latex] is constructed from the classical expression for the total energy (kinetic plus potential) by replacing classical variables with their corresponding quantum operators. For a single non-relativistic particle, [latex]\hat{H} = -\frac{\hbar^2}{2m}\nabla^2 + V(x, t)[/latex].

UNESCO Nomenclature: 2210
- Fisica quantistica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Meccanica hamiltoniana (1833)
  • L'ipotesi di dualità onda-particella di De Broglie (1924)
  • Meccanica della matrice (Heisenberg, 1925)
  • Equazioni delle onde classiche

Applicazioni

  • predire gli orbitali atomici e molecolari (chimica quantistica)
  • progettazione di dispositivi a semiconduttore
  • modellazione delle reazioni nucleari
  • understanding superconduttività
  • progettazione di algoritmi di calcolo quantistico

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • progettazione molecolare basata sull'intelligenza artificiale per nuovi farmaci e materiali
  • simulazione in tempo reale di sistemi quantistici su supercomputer classici
  • modellazione predittiva del ripiegamento delle proteine
  • software per la progettazione di pozzi quantici personalizzati nei semiconduttori
  • automated discovery of novel catalizzatori
  • software di modellazione finanziaria quantistica
  • simulators for astrophysical quantum phenomena
  • sistemi di controllo per computer quantistici
Related to: Schrödinger equation, wavefunction, Hamiltonian operator, quantum state, differenziale parziale equation, quantum mechanics, probability amplitude, energy levels.

Contesto storico

Equazione di Schrödinger

1922
1924
1925
1926
1926
1927
1927
1921
1924
1924
1925
1926
1927
1927
1930

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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