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Operador de Momento Quântico

1926
  • Erwin Schrödinger
  • Werner Heisenberg
  • Paul Dirac
Laboratório de mecânica quântica com um físico analisando operadores de momento.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

In quantum mechanics, 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 Planck constant and [latex]\nabla[/latex] is the gradient operator. The conservação do momento corresponde ao fato de que o Hamiltoniano O operador comuta com o operador de momento, [latex][hat{H}, hat{vec{p}}] = 0[/latex], para um sistema com simetria translacional.

A mecânica quântica substitui os observáveis ​​clássicos por operadores hermitianos que atuam sobre um objeto. 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 Princípio da incerteza.

A evolução temporal do valor esperado de um operador é regida pelo teorema de Ehrenfest. Para o momento linear, ele demonstra que o valor esperado do momento linear varia de acordo com o valor esperado da força, espelhando a segunda lei de Newton. Uma grandeza é conservada se o seu operador comuta com o Hamiltoniano [latex]hat{H}[/latex], o operador da energia total. Se a energia potencial de um sistema é independente da posição (ou seja, o sistema possui simetria translacional), então [latex][hat{H}, hat{vec{p}}] = 0[/latex], e o valor esperado do momento linear é conservado. Isso restabelece a conexão entre simetria translacional e conservação do momento linear, conforme demonstrado pelo teorema de Noether, dentro da estrutura quântica.

UNESCO Nomenclature: 2212
Física quântica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Hipótese da dualidade onda-partícula de Louis de Broglie
  • Hipótese quântica de Planck
  • Classical Hamiltoniano mecânica
  • Teorema de Noether sobre simetria e conservação

Aplicações

  • computação quântica
  • microscopia de tunelamento de varredura
  • física de semicondutores
  • física de partículas (feynman diagrams)
  • química quântica (orbitais moleculares)

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • design of quantum well lasers
  • development of spintronic devices
  • creation of Bose-Einstein condensates
  • modeling of electron transport in grafeno
  • design of quantum cryptographic systems
  • simulation of chemical reactions for drug discovery
  • development of new superconducting materials
  • control of qubits in quantum computers
  • analysis of neutron dispersão data in materials science
  • engineering of atomic clocks with unprecedented accuracy
Relacionado a: operador de momento, mecânica quântica, Schrödinger equation, Heisenberg uncertainty principle, commutation relation, Hamiltonian, observable, translational symmetry, Ehrenfest theorem, quantum state.

Contexto histórico

Operador de Momento Quântico

1924
1925
1926
1926
1927
1927
1930
1924
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1927
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1930
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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