İçeriğe atla

Eşevreli haller

Fizikte, Kuantum mekaniğinde, eşevreli hal klasik harmonik salıngaca benzeyen kuantum harmonik salıngacının nicel hareketidir. Kuantum dinamiğinin Erwin Schrödinger tarafından Scrödinger denklemlerine çözüm ararken 1926 yılında türetilen ilk örneğidir. Örneğin, eşevre hali parçacığın salınımsal hareketini açıkları. Bu haller, John R. Klauderin ilk makalelerinde alçalma operatörü ve fazla tamamlanmış aile teşkili olarak özvektör adında tanımlanmıştır. Eşevre halleri,[ışığın kuantum kuramında (kuantum elektrodinamiği) ve diğer bozonik kuantum alanlarında Roy J. Glauber’in 1963 yılındaki çalışmaları tarafından geliştirilmiştir. Salınan alanın eşevre hali, klasik sinüs dalga hareketine benzeyen, devamlı lazer dalgası gibi olan kuantum halidir. Ancak, eşevre hali kavramı kayda değer biçimde genellenmiş ve sinyal sürecini niceleme, görüntü işleme alanlarında matematiksel fizikte ve uygulamalı matematik oldukça geniş ve önemli bir konu olmuştır. Bu hususta, kuantum harmonik salıngacı ile bağlantılı eşevreli haller genel olarak standart eşevreli haller ya da Gauss işlevi halleri olarak anılır.

Kuantum Optiğinde Eşevreli Haller

Figure 1: Optiksel homodin deteksiyonu tarafından ölçülen Elektrik Alan, üç eşevreli halin fazlarının fonksiyonu olarak optiksel homodin deteksiyonu ile ölçülen elektriksel Nd:YAG lazeri tarafından yansıtılmış
Figure 2: İkinci eşevreli hale göre salınan dalga demeti.
Figure 3: Eşevreli hale göre Wigner fonksiyonu.

Kuantum mekaniğinde, eşevreli hal kuantum halinin kuantum harmonik salıngacına, elektromanyetik alana vs. uyarlanabilen özelleşmiş halidir, bu durum maksimal sayıda bağlaşımı ve klasik türde davranışı tanımlar. Erwin Schrödinger, Gauss işlevini en küçük sayıda belirsizlikle 1926 yılında türetirken Schrödinger denklemlerine çözüm bulma yolunda benzerlik prensibine uyumlu olmasını sağlamaya çalışırken eşevreli halleri bulmuştur. Bu en küçük belirsizlik durumu, göreceli saçılım yapmak için konum ve momentuma eşit olacak ve hepsi de eşit küçüklükte yüksek enerjide başlayacak şekilde tek bağımsız katsayılı seçilmiştir. Dahası, sistemin enerji özdurumuna karşı olacak şekilde eşevreli hal için zaman evrimi klasik münhaniler şeklinde yoğuşur. Kuantum doğrusal harmonik salıngacı ve bu yüzden eşevreli dorumlar fiziksel sistemlerin kuantum kuramı olarak doğmuştur. Bunlar ışığın kuantum kuramında (kuantum elektrodinamiği) ve diğer bozonik kuantum alan kuramlarında bulunurlar.Dalga demetleri olarak bilinen en küçük Gauss işlevi belirsizliği, Roy J. Glauber ‘e kadar yani elektromanyetik alandaki eşevreli kuantum kuramsal tanım tamamlanana kadar çok fazla dikkat çekmemiştir. Bu hususta, E.C.G Sudarshan’ın uyumlu katkıları da kaldırılmamıştır. Glauber, E.C.G Sudarshan’a yaptığı bu yardımı Hanbury-Brown& Twiss deneyine tanım sağlamak amacıyla yapmıştır. Bu tutunuma açıklama getirmek için çok önemli kapıları açmıştır. Klasik optikte ışık bir kaynaktan gönderilen elektromanyetik dalga olarak kabul edilir. Genellikle, tutunum lazer ışığının farklı dalga fazları olan kaynaklar tarafından yansıtılan ışık olduğu kabul edilir. Aslında, kuantum kuramı için eşevreli fotonların resmi kuantum kuramından başka bir faz için doğru olmaz. Lazer ışınımı, rezonans bir oyukta salınım frekansına eşit olan atomik elektron geçişiyle üretilen enerjiden alana uçarak üretilir. Enerji salınım halindeyken, uyarılmış salınım ihtimali için olan ihtimali yükseltir. Bu üstel büyüme, salınım halinde olan, üstel olarak doğrusal olmayan etkiler onu sınırlayana kadar artan pozitif bir geribildirimdir. Karşıt bir örnek olarak, modların süreci olarak salınan ampül ışığı söylenebilir. Salınım süreci uzay ve zaman açısından oldukça rastgeledir. Ancak, bir lazerde, ışık salınım modunda yayılır ve bu modu oldukça eşevreli hale getirir. Bu yüzden, lazer ışığı eşevreli hal olarak kabul edilir. Doğrusal harmonik salıngacın enerji özdurumu (ipteki kütleler, katıdaki kafes titremesi, elektromanyetik alandaki salınımlar, moleküllerdeki çekirdeklerin titremesi) düzeltilmiş kuantum halleridir. Fock hali (tek foton) en parçacıksal haldir; sayıları düzeltilmiş parçacıklar ve belirsiz fazlara sahiptir. Eşevresel halde kuantum mekaniksel belirsizlik, momentum, konum ve fazlarda eşittir ve genlikleri hemen hemen aynıdır. Matematiksel olarak, eşevre hali, , imha operatörünün, , sağ özdurumu olarak tanımlanır ve özdeğeri ’dır. Denklemsel olarak şöyle okunur;

hermityan olmadığından karmaşık sayıdır. Şu şekilde gösterilebilir;

ve halin fazı ve genliği olarak adlandırılır. Birçok eşevreli hal olduğunda durumu standart eşevre hali olarak adlandırılır. Fiziksel olarak, bu denklem eşevre halinin ortaya çıkarma ya da imha etme tarafından değiştirilemediği anlamına gelir. İmha operatörünün özdurumu Poissonian sayı dağıtımıdır. Poisson dağıtımı tüm ortaya çıkmaları birbirinden bağımsız hale getiren gerekli ve önemli bir durumdur. Tek parçacık durumu ( Fock durumu) bir parçacığın saptanmasoyla başkasının saptanma ihtimalinin sıfır olmasıyla oluşur.Bu boyutsuz operatörlerin türetilmesi, kuantum optiğinde, ve genelde alan tümlevi olarak adlandırılır. Operatörler kütle ve sabit ‘nın momentum ve konumuna bağlıdır:

For an optical field, Optiksel bir alan için,

   ve    Elektrik alanın gerçek ve sanal modlarıdır. Bu boyutsuz operatörlerin iki system için Hamiltonianları;

olur.

Erwin Schrödinger, en küçük belirsiz Gauss işlev dalga demetlerini ilk defa gösterdiğinde klasik durumlar arıyordu. Harmonik salıngacın nicel durumu belirsizlik ilişiğini belirsiz eşit dağılımla en küçüğe indirgeyen ve operatörlerine sahiptir.

..

Bu operatörünün özdurumudur. (Eğer belirsizlik ve arasında dengeli değilse buna sıkıştırılmış eşevre durumu denir). Schrödinger en küçük belirsiz durumları doğrusal harmonic salıngacın ’nin özdurumu olması için bulmuştur ve çoklu-foton durumları için bu gösterimi kullanmış, Glauber ise tamamlanmış eşevre durumlarını elektrik alan imha operatörünün sağ özdurumu olacak şekilde sırası ile bulmuştur. Eşevre durumu Glauber’in çalışmalarından sonra kök salmıştır. Eşevre durumunun karmaşık düzlemdeki konumu genliği ve fazı, , aynı olan klasik salıngacın momentum ve konumunun ortasındadır. Figür 5’te gösterildiği üzere, belirsizlik tüm yönlere eşit dağılmış ve çapı ½ olan bir disk ile gösterilmiştir. Faz yükseldikçe eşevre durumu disk ve orijini çember içine alır ancak dağılmaz ya da saptırmaz. Bu tek bir noktanın uzaydaki fazına en çok benzeyen kuantum durumudur. Belirsizlik salınımın genliği arttıkça ½’de sabit kaldığından durum sinüs dalgasına gitgide benzemeye başlar. Boşluk durumu, , ’nın eşevre durumu olduğu için tüm eşevreler boşlukta aynı düzeyde belirsizdir. Bu yüzdem boşluktaki dalgalanmalardan dolayı eşevre durumu kuantum gürültüsü olarak ifade edilebilir. Bu gösterim , Fock durumu anlamına gelmez. Örneğin, bu gösterim; tek bir foton Fock durumu, anlamına gelmez.. Düzeltilmiş sayı durumlarının kaba foton sayısıyla birleşimini ifade eder. The formal solution of the eigenvalue equation is the vacuum state displaced to a location in phase space, i.e., it is obtained by letting the unitary displacement operator operate on the vacuum: Özdeğer eşitliklerinin boşluk durumundaki yer değiştirme konumu yer değiştirme operatörünün birleşmesiyle ortaya çıkar:

,

ve . Kolayca görülebilir ki bu Fock durumunun temelinin eşevre durumundaki yeniden gösterimidir:

.,

where are energy (number) eigenvectors of the Hamiltonian. For the corresponding Poissonian distribution, the probability of detecting photons is:

Hamiltonian özvektörlerinin enerji sayısıdır ., Poissonian dağılımı için, sayıdaki foton için saptama ihtimali

Aynı şekilde, eşevre durumunda ortalama foton sayısı; Ve değişkeni; .

Figure 4: Fotonları saptama ihtimali, foton dağılım sayısı Figür 3. Poissonian dağılım değerleri.

Büyük α’nın sınırlamalarında ortaya çıkan istatistiklerde klasik istikrarlı dalgaların tüm büyük değerleri ’ya eştir. Sonuçlar tek algılayıcıya ve ona bağlı olan sıralamadaki eşevre durumuna uygulanabilir. Ancak, birçok algılayıcı ölçülen oranlar daha yüksek sıralamadaki eşevreyi dahil etmiştir. Kuantum eşevresinin Glauber tanımındatüm n’ler için n. sırada oran fonksiyonlar vardır. Kusursuz eşevre durumu oranının n-sırası 1 e eşittir. Figür 5’teki , bize şunu verir; . Bundan görebiliriz ki; faz belirsizliği ve sayısı belirsizliği arasında değiş tokuş vardır. , bazen sayı-faz belirsizlik ilişkisi anlamına gelir. Bu resmi bir belirsizlik ilişkisi değildir; kuantum mekaniğinde eşsiz bir faz operatörü tanımlanmamıştır.

Eşevre durumunun dalga denklemi

Eşevre durumunun dalga denklemini bulmak için en kolay yol Heisenberg’in kuantum harmonik salıngacını eşrevreli duruma |α〉uyarlayarak olur.

Yani Heisenberg’e göre eşevre durumu imha operatörünün özdurumudur. It is easy to see that in the Schrödinger picture the same eigenvalue occurs, Schrödinger’in eşitliğinde olur ve özdeğeri benzer şekilde görebiliriz ;

.

Koordinat temsilini 〈x| yöneterek şu türetilmiş denklem elde edilebilir;

Şu şekilde kolayca sonuç verir;

δ(t) kararlaştırılmamış fazdır, bunu düzeltmek için dalga denkleminin Schrödinger’in denklemini sağlaması gerekmektedir.

Bu şunu takip eder;

σ ilk özdeğerdir yani; . ψ(α), konum ve momentumun kabaca minimal Schrödinger dalga demeti ile bulunmasıdır ve bu sayede salınım klasik sistemdeki gibi olur

Standart eşevre durumunun matematiksel karakteristiği

Standart eşevre durumları şu ana kadar üç ortak özellik üzerinde tanımlandı ;

  1. İmha operatörlerinin özvektörü: .
  2. Birleştirici yer değiştirme operatörü uygulaması ile boşluktan elde edilirler: .
  3. En küçük belirsizliğin durumları: < math>\Delta X = \Delta P= 1/\sqrt{2}\,</math> .

Bu özelliklerin hepsi genellemeye neden olabilir ve genelde birbirlerinde farklıdırlar. Bu duruma eşevre durumlarının Fock durumundan matematiksel olarak farklı olması açısından yaklaşırız. İki farklı eşevre durumu dikgen değildir:

Thus, if the oscillator is in the quantum state it is also with nonzero probability in the other quantum state Bu yüzden, eğer nicel durumdaki salıngaç, , aynı zamanda başka bir nicel durumun sıfır olmayan ihtimali ise durum; . Ancak, kapatma ilişkisine uyduklarında, her durumda eşevre durumları halinde karışabilirler. Bunlar, bu yüzden, çarprazlama olarak her durumda birleşebilen fazla tamamlanmış temellerdir. Bu Glauber P sunumlarının öncüsüdür. Nicel durumların vektör uzayında operatörü ile ifade edilebilir:

.

Başka bir zorluk ise ‘nın öncü keti ve ‘nın öncü brası olmamasıdır. Bu eşitlik teknik ölçümlerde oldukça kullanışlıdır:

Son durum Agarwal durumu ya da foton-ekleme eşevre durumu olarak bilinir. ile gösterilir. sırasındaki Agarwal sıralaması;

Özdeşliğin çözümü konumun özdurumunun matrislerini, , almakla çözümlenebilir. Sağ taraf hızla verir. Sol tarafa da aynısı uygulanırsa şu ortaya çıkar;

Parçacığın momentum ve konumuna göre çözümün özdeşliği tekrar gösterilebilir. Tüm koordinatlar için ’in yeni tanımını

Eşevre durumunun kapatıcı ilişkisi

Bu tüm kuantum mekanikal beklenen değerlerinden çıkarılabilir, nicel klasik faz-uzat integrali ve açıklamasının normalleştirme faktörü Buna ek olarak imha operatörlerinin kesin özdurumu olması demek eşevre durumunun parçacığın konum ve momentum özdurumuna yaklaşıldı demektir:

Yakınsamalardaki hatalar Belirsizlik Prensibi ile ölçülür

Bose-Einstein yoğunluğunun eşevre durumu

  • Bose-Einstein yoğunlaşması aynı nicel durumdaki bozon atomlarının toplamından oluşur. Termodinamik bir sistemde, taban durumunun gözle görülür biçimde kritik sıcaklıkta zapt edilmesiyle oluşur— Yani de Broglie dalga boyu, atomlar arası boşluktan büyük olduğunda. Sıvı Helium-4’teki süper akışkanlığın ideal gazlardaki Bose-Einstein yoğunlaşmasıyla ilişkisi olduğuna inanılır. Ancak, 4He’nin güçlü etkileşimleri vardır ve sıvı yapısı factörü bunda önemli rol oynar. Eşevre durumunun kullanımı süper 4He’nin süper akışkan bileşenini yoğun/yoğun olmayanın parçası olarak yavaş nötron dağılımının bir sonucu olan süperakışkanlık bileşeni olarak sunar.Çoğu süper akışkanın özellikleri eşevre durumunun süperiletken bileşeni olarak seyreder.
  • Süper akışkanlığın ilk çalışmalarında, Penrose ve Onsager süper akışkanlık için bir ölçev öne sürmüştür. Bu ölçev makroskobik factor bileşenlerinin birinci düzeyden indirgenmiş yoğunluk matrisi olarak gösterilmiştir. Daha sonra, C.N. Yang daha genel bir makroskobik, bozon sistemleri kadar fermiyon sistemlerini de içeren nicel eşevrelilik ortaya atmıştır. Bu sistem her sıradaki indirgenmiş yoğunluklu matrisin olduğu, büyük faktörlü bileşen (özdeğer) zamanlarda olur. Süper iletkenlik büyük faktörlü bileşenlerin olduğu birinci dereceden indirgenmiş yoğun matristir. Süper iletkenlik ikinci dereceden indirgenmiş yoğun matris içerir.
  • İndirgenmiş yoğun matrislerin süper akışkanlardaki makroskobik nicelikli eşevreliliği şeklen bağlılaşım fonksiyonlarında kullanılan ışınım eşevreliliği ile aynıdır. İkisi de nicel makroskobik eşevreliliğe örnektir. Elektromanyetik alanda, makroskobik olarak büyük eşevre bileşeni ve ses Glauber’in sinyal-artı-ses açıklaması ile verilir, şeklen makroskobik büyük süper akışkan bileşeni artık normal akışkan bileşeni ile aynıdır.
  • Günlük yaşamdaki elektromanyetik ışımalar, televizyon ve radio dalgaları gibi, eşevre durumlarına örnektir. Klasik ve kuantum arasındaki gelenekselliği sınırlamalıdır.
  • Süper akışkanlıktaki eşevrelik helium atomlarının alt kümesine dayandırılmamalıdır; bu tüm atomları içeren toplu bir olaydır.

Süperiletkenlikte eşevre elektron durumu

  • Elektronlar fermiyonlardır, ancak Cooper parçalarında çift oluşturduklarında bozon olarak davranırlar ve bu sayede düşük sıcaklıklarda topluca eşevre durumuna dönüşürler. Bu çiftleşme aslında elektronlar arasında olmaz, müsait elektronlar bu durumların içine ve dışına hareket ederler. Cooper çiftleşmesi süper iletkenliğin ilk modelidir.
  • Bu eşevre durumları düşük sıcaklıkta süperiletken Kuantum Hall etkisi gibi etkilerin açıklamasının bir parçasıdır.

Geneli

  • Gilmore ve Perelomov’a göre, eşevre durumlarının yapısı grup kuramında problem olarak görülebilir ve bu yüzden Heisenberg grubundan başka gruplarla etkileşime girebilir, bu da standart eşevre durumunun tartışılmasına neden olur. Dahası, bu eşevre durumları kuantum gruplarınca genellenebilir. Bu konular orijinal çalışmaya referans olur ve matematiksel fiziğin eşevre durumlarında tartışılır.
  • Kuantum alan ve sicim kuramında eşevre durumlarının genellemesi bağımsızlık derecesinin sonsuz olma durumudur ve boşluk halini tanımlamak için orijinal boşluktan beklenen değerle hesaplanabilir.
  • Bağımsızlığın fermiyonik derecelerinde, düşük enerji durumlarında bozonik alanın operatörünün eşevre durumu tek boyutlu çoklu kuantum sistemlerinde parçacık-boşluk uyarıları yaratabilir. Buna bozonlaştırma denir.
  • Göreceli olmayan kuantum mekaniğinin Gauss işlevli eşevre durumu Klein-Gordon ve Dirac parçacıklarının göreceli eşevre durumu olarak genellenebilir.
  • Eşevre durumları, aynı zamanda, kuantum kütleçekimi döngüsü ya da yarı klasik standart kuantum genel göreceliliği ile ilgili çalışmalarda da görülür.

İlgili Araştırma Makaleleri

Schrödinger denklemi, bir kuantum sistemi hakkında bize her bilgiyi veren araç dalga fonksiyonu adında bir fonksiyondur. Dalga fonksiyonunun uzaya ve zamana bağlı değişimini gösteren denklemi ilk bulan Erwin Schrödinger’dir. Bu yüzden denklem Schrödinger denklemi adıyla anılır. 1900 yılında Max Planck'ın ortaya attığı "kuantum varsayımları"nın ardından, 1924'te ortaya atılan de Broglie varsayımı ve 1927'de ortaya atılan Heisenberg belirsizlik ilkesi bilim dünyasında yeni ufukların doğmasına sebep olmuştur. Bu gelişmeler Max Planck'ın kuantum varsayımları ve Schrödinger'in dalga mekaniği ile birleştirilerek kuantum mekaniğini ortaya çıkarmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Açısal momentum</span> Fiziksel nicelik

Açısal momentum, herhangi bir cismin dönüş hareketine devam etme isteğinin bir göstergesidir ve bu nicelik cismin kütlesine, şekline ve hızına bağlıdır. Açısal momentum bir vektör birimidir ve cismin belirli eksenler üzerinde sahip olduğu dönüş eylemsizliği ile dönüş hızını ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Dalga fonksiyonu</span>

Kuantum fiziğinde dalga fonksiyonu izole bir kuantum sistemindeki kuantum durumunu betimler. Dalga fonksiyonu karmaşık değerli bir olasılık genliğidir ve sistem üzerindeki olası ölçümlerin olasılıklarının bulunmasını sağlar. Dalga fonksiyonu için en sık kullanılan sembol Yunan psi harfidir ψ ve Ψ.

<span class="mw-page-title-main">Öz empedans</span>

Öz direnç (Empedans), maddenin kimyasal özelliğinden dolayı direncinin artması ya da azalmasına neden olan her maddeye özgü ayırt edici bir özelliktir. Farklı maddelerin empedansları aynı olabilir ama öz dirençleri aynı olamaz. R= Lq/Q dur. (Rezistif Direnç= Uzunluk*öz direnç/kesit, Alternatif akım'a karşı koyan zorluk olarak adlandırılır. İçinde kondansatör ve endüktans gibi zamanla değişen değerlere sahip olan elemanlar olan devrelerde direnç yerine öz direnç kullanılmaktadır. Öz direnç gerilim ve akımın sadece görünür genliğini açıklamakla kalmaz, ayrıca görünür fazını da açıklar. DA devrelerinde öz direnç ile direnç arasında hiçbir fark yoktur. Direnç sıfır faz açısına sahip öz direnç olarak adlandırılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Casimir kuvveti</span>

Casimir kuvveti, 1948'de keşfedilip ilk kez 1997'de ölçülmüştür. Bir kertenkelenin yüzeye sadece tek bir parmağının ucuyla yapışabilme becerisinde görülebilir.

Klein-Gordon Denklemi, Schrödinger denkleminin bağıl/göreli (relativistik) olan versiyonudur ve atomaltı fizikte kendi ekseni etrafında dönmeyen parçacıkları tanımlamada kullanılır. Oskar Klein ve Walter Gordon tarafından bulunmuştur.

Termodinamiğin(Isıldevinimin) ikinci yasası, izole sistemlerin entropisinin asla azalamayacağını belirtir. Bunun sebebini izole sistemlerin termodinamik dengeden spontane olarak oluşmasıyla açıklar. Buna benzer olarak sürekli çalışan makinelerin ikinci kanunu imkânsızdır.

Kuantum mekaniği ve Kuantum alan kuramı içinde yayıcı belirli bir zamanda bir yerden başka bir yere seyahat etmek ya da belirli bir enerji ve momentum ile seyahat için bir parçacığın olasılık genliği verir. Yayıcılar Feynman diyagramları iç hatları üzerinde sanal parçacık'ların katkısını temsil etmek üzere kullanılmaktadır. Ayrıca partikül uygun dalga operatörünün tersi olarak görülebilir ve bu nedenle sıklıkla Green fonksiyonları olarak adlandırılır.

Dulong-Petit Yasası, bir termodinamik yasası olup, 1819 yılında Fransız fizikçiler Pierre Louis Dulong ve Alexis Thérèse Petit tarafından, bir kristalin molar özgül ısısı olarak ifade edilmiştir. Bu iki bilim insanı, deneysel yöntemle, bir dizi maddenin ağırlık başına düşen ısı kapasitesini, maddelerin tahmini göreceli atom ağırlıkları ile çarptıktan sona sabit bir derece yakın buldu. Bu atom ağırlıkları kısa süre öncesinde Dalton tarafında öne sürülmüştü. Modern anlamda, Dulong ve Petit, herhangi bir katı maddenin bir mol ısı kapasitesini ‘3R’olarak buldu. Burada ‘R’ evrensel gaz sabiti olarak ifade edilmektedir. Dulong ve Petit, buldukları ısı kapasitesinin R sabiti ile ilişkili olduğundan habersizdi, çünkü bu sabit, gazların kinetik teorisinden sonra tanımlanmıştı. 3R değeri yaklaşık olarak, Kelvin başına 25 Joul’dür. Aslında, Dulong ve Petit, kristallerin, bir mol atom başına düşen ısı kapasitesini bulmuştu.

Kuantum harmonik salınıcı, klasik harmonik salınıcın benzeşiğidir. Rastgele seçilmiş potansiyeli denge noktası civarında harmonik potansiyele yakınsanabildiğinden nicem mekanğindeki en önemli model sistemlerden biridir. Dahası, nicem mekaniğinde kesin analitik çözümü olan çok az sistemden biridir.

Foton polarizasyonu klasik polarize sinüsoidal düzlem elektromanyetik dalgasının kuantum mekaniksel açıklamasıdır. Bireysel foton özdurumları ya sağ ya da sol dairesel polarizasyona sahiptir. Süperpozisyon özdurumu içinde olan bir foton lineer, dairesel veya eliptik polarizasyona sahip olabilir.

Schrödinger gösterimleri, fizikte, kuantum mekaniğinin bir formülasyonudur. Öyle ki durum vektörleri zaman içinde değişir, ancak operatörler zamana göre sabit kalır. Bu Heisenberg gösteriminden ve etkileşim tasvirden farklıdır çünkü Heisenberg gösteriminde durum vektörleri zaman içinde durumlarını sabit tutarken gözlemlenebilir operatörler değişir ve etkileşim tasvirinde durum vektörleri ve gözlenebilir operatörlerin ikisi de zaman içinde değişir. Schrödinger ve Heisenberg gösterimleri aktif ve pasif dönüşümler gibi birbirleriyle ilişkilidir ve aynı ölçüm istatistiklerine sahiptirler.

Modern kuantum (nicem) mekaniğinden önce gelen eski kuantum (nicem) kuramı, 1900 ile 1925 yılları arasında elde edilen sonuçların birikimidir. Bu kuramın, klasik mekaniğin ilk doğrulamaları olduğunu günümüzde anladığımız bu kuram, ilk zamanlar tamamlanmış veya istikrarlı değildi. Bohr modeli çalışmaların odak noktasıydı. Eski kuantum döneminde, Arnold Sommerfield, uzay nicemlenimi olarak anılan açısal momentumun (devinimin) z-bileşkesinde nicemlenim yaparak önemli katkılarda bulunmuştur. Bu katkı, electron yörüngelerinin dairesel yerine eliptik olduğunu ortaya çıkarmıştır ve kuantum çakışıklık kavramını ortaya atmıştır. Bu kuram, electron dönüsü hariç Zeeman etkisini açıklamaktadır.

Dalga vektörü, fizikte dalgayı ifade etmemize yardımcı olan vektördür. Herhangi bir vektör gibi, yöne ve büyüklüğe sahiptir. Büyüklüğü dalga sayısı ve açısal dalga sayısıdır. Yönü ise genellikle dalga yayılımının yönüdür. İzafiyet kuramında, dalga vektörü, aynı zamanda dört vektör olarak tanımlanabilir.

Lamb kayması, adını Willis Lamb'den alan, hidrojen atomunun kuantum elektrodinamiğindeki 2S1/2 ve 2P1/2 enerji düzeyleri arasındaki küçük farklılıktır. Dirac denklemine göre, 2S1/2 ve 2P1/2 orbitalleri (yörüngeleri) aynı enerjiye sahip olmalıdır. Ancak, boşluktaki elektronlar arasındaki etkileşim, 2S1/2 ve 2P1/2 enerji düzeylerinde küçük bir enerji değişimine sebep olur. Lamb ve Robert Retherford bu değişimi 1947'de ölçmüşlerdir ve bu ölçüm, ıraksamayı açıklamak için tekrar normalleştirme teorisine teşvik edici bir unsur olmuştur. Bu, Julian Schwinger, Richard Feynman, Ernst Stueckelberg ve Sin-Itiro Tomonaga tarafından geliştirilmiş modern kuantum elektrodinamiğinin müjdecisiydi. Lamb, 1955 yılında Lamb kayması ile ilgili keşiflerinden ötürü Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.

Kuantum mekaniğinde, spin-yörünge etkileşimi(spin-yörünge etkisi, spin-yörünge bağlaşımı) parçacığın dönüşünün hareketiyle etkileşimidir. En çok bilinen örnek ise, elektronların dönüşü ile elektronların çekirdek etrafındaki dönüşünden dolayı oluşan manyetik alandan dolayı oluşan elektromanyetik etkileşim ve buna bağlı olan elektronların atomik enerji seviyesindeki değişim. Bu tayf çizgilerinden saptanabilir. Buna benzer bir diğer etki proton ve nötronların çekirdekte dönmesinden dolayı oluşan olan Açısal momentum ve güçlü nükleer kuvvet, nükleer kabuk modelindeki değişime neden olur. Spintronik alanında, yarı iletkenlerde ve diğer materyallerde spin yörünge etkileşimi yeni teknolojik gelişimler için araştırılmaktadır.

Polimer fiziği, sırasıyla polimerleri, onların dalgalanmalarını, mekanik özelliklerini ve ek olarak polimer ve monomerlerin bozulma ve polimerleşme gibi kinetik reaksiyonlarını inceleyen fizik dalıdır. Yoğun madde fiziği perspektifine odaklanmış olsa da polimer fiziği aslen istatistiki fiziğin bir dalıdır. Polimer fiziği ve polimer kimyası da polimerlerin uygulanabilir bölümlerini inceleyen polimer biliminde birbirleriyle alakalıdır. Polimerler büyük moleküller oldukları için deterministik metot kullanarak çözümü oldukça karmaşıktır. Fakat istatistiki yaklaşımlar sıklıkla geçerli sonuçlar verebilir çünkü büyük polimerler sonsuz sayıdaki monomerlerin termodinamik limitiyle verimli bir şekilde tarif edilebilir Termal dalgalanmalar sıvı çözeltinin içindeki polimerlerin şekline sürekli etki eder ve bu etkiyi modellemek istatistiki mekanik ve termodinamiğin yardımını gerektirir. Doğal olarak, sıcaklık faz değişimleri erime ve başka birçok şeye neden olarak çözelti içindeki polimerlerin fiziksel davranışlarına güçlü bir şekilde etki eder Polimer fiziği için istatistiksel yaklaşım bir polimerle Brown Devinimi ya da tesadüfi hareket, öz-kaçınmalı hareket tiplerinden birinin benzerliği üzerine kuruludur. En basit polimer zincir modeli tesadüfi harekete denk gelen ideal zincir şeklinde sunulmaktadır. Polimerleri karakterize etmek için deneysel yaklaşımlar ayrıca yaygındır. Büyüklük dışlanımlı kromatografi, viskometri, dinamik ışık saçılımı ve polimerleşme reaksiyonlarını otomatik sürekli çevrimiçi gözetleme metotlarını kullanan polimer karaktarizasyon metotları polimerlerin kimyasal fiziksel ve maddesel özelliklerinin tayini için kullanılabilir. Bu deneysel metotlar ayrıca polimerlerin matematiksel olarak modellenmesine yardımcı olur daha fazlasıyla polimerlerin özelliklerinin daha iyi anlaşılmasını sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Grup hızı</span> dalga şiddetinin genel şekli ile boşlukta yayılan hızı

Bir dalganın grup hızı, dalga şiddetinin genel şekli ile boşlukta yayılan hızıdır. Örneğin, bir taşın, durgun bir su birikintisinin ortasına atıldığında ne olabileceğini düşünelim. Taş suyun yüzeyine geldiği anda, o bölgede dairesel dalgalanmalar meydana gelir. Kısa bir süre içinde, hareketsiz bir merkezden yayılan bu dalgalar dairesel halkalara dönüşür. Giderek genişleyen bu dairesel halkalar, farklı hızlarda yayılan ve farklı dalga boylarına sahip daha küçük dalgaları kendi içerisinde birbirinden ayırabilen bir dalga grubudur. Uzun dalgalar, tüm gruba kıyasla daha hızlı yol alabilirken; sona doğru yaklaştıkça kaybolurlar. Kısa dalgalar ise daha yavaş yol alırlar ve bir önceki dalga sınırına ulaştıklarında yok olurlar.

Matematiksel fizikte, hareket denklemi, fiziksel sistemin davranışını, sistem hareketinin zamanı ve fonksiyonu olarak tanımlar. Daha detaya girmek gerekirse; hareket denklemi, matematiksel fonksiyonların kümesini "devinimsel değişkenler" cinsinden izah eder. Normal olarak konumlar, koordinat ve zaman kullanılır ama diğer değişkenler de kullanılabilir: momentum bileşenleri ve zaman gibi. En genel seçim genelleştirilmiş koordinatlardır ve bu koordinatlar fiziksel sistemin karakteristiğinin herhangi bir uygun değişkeni olabilirler. Klasik mekanikte fonksiyonlar öklid uzayında tanımlanmıştır ama görelilikte öklid uzayı, eğilmiş uzay ile tanımlanmıştır. Eğer sistemin dinamiği biliniyor ise denklemler dinamiğin hareketini izah eden diferansiyel denklemlerin çözümleri olacaktır.

Sayılar teorisi'nde asal omega fonksiyonları ve , doğal sayısının asal çarpanlarının sayısını hesaplamak için kullanılır. fonksiyonu doğal sayısının birbirinden farklı asal çarpanlarının sayısını hesaplarken fonksiyonu sayının toplam asal çarpan sayısını hesaplar. Yani birbirinden farklı asal sayıları için ise ve olur.