Meccanica quantistica relativistica/Impostazione del problema

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Template:Meccanica quantistica relativistica

Nella meccanica quantistica non relativistica a ogni osservabile è associato un operatore hermitiano. Valgono il principio di corrispondenza e di sovrapposizione (che deriva dalla linearità dell'equazione):

{x^xp^ixψ=nanψn

e la media di un operatore Ω^ è data da:

Ω^=ψΩ^ψd3x

L'interpretazione probabilistica della meccanica quantistica ci fornisce inoltre un'equazione di continuità per le probabilità:

ψψ=ϱt=i[(ψ)ψψψ]=ȷ

dove la densità ϱ è definita positiva.

La conseguenza fondamentale della meccanica quantistica è la relazione di indeterminazione ΔxΔp/2. A questo, la relatività aggiunge "solo" la condizione v<c e la relazione E2=m2c4+p2c2. Questo ha tuttavia grosse implicazioni sullo scarto indotto da p (e quindi da q) su E:

ΔE=Δ(m2c4p2c2)

Lo scarto indotto su E da p è esprimibile anche come ΔE=EpΔp<math>,percui:<math>ΔE=c2pm2c4p2c2Δp=c2pEΔp

Ricordando che p=Evc2 e utilizzando il principio di indeterminazione:

ΔE=c2pEΔp=vΔpδqΔEvΔqΔEv

e v è una costante che al massimo vale c, per cui se δq0, ΔE. Ma sappiamo che l'energia contribuisce alla massa, per cui all'aumentare di ΔE ci si deve aspettare la creazione di nuove particelle. Una trattazione uniparticellare non è quindi più valida, il numero di particelle deve essere una variabile dinamica e questo non è come trattare un sistema a più particelle.

Vediamo ora cosa accade se cerchiamo direttamente una funzione d'onda che soddisfi la relazione relativistica fra energia e impulso: questo conduce all'equazione di Klein-Gordon.

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