Alapállapotok

Alapállapotok vagy alapállapot (ground state) a fizikai rendszer legalacsonyabb energiájú állapota. A kvantummechanikában ez a Hamiltonian legalacsonyabb energiaeigenstate-ja, és gyakran jelölik E0-val. Az alapállapot ismerete nélkülözhetetlen a rendszert jellemző tulajdonságok megértéséhez, hiszen az energiamezejnek ezen a szintjén lévő állapot adja meg a kiindulópontot a vele kapcsolatos excitációk leírásához.

A legtöbb rendszernél az alapállapot lehet egyedüli (nem degenerált) vagy több, degenerált állapotot is felvenhet. Nullhőmérsékleten a rendszer a leggyakoribb állapotát veszi fel, szerencsésebb közelítésben pedig ezt tekintjük a referenciaenergiának. A kifejezetten soktestes rendszerekben az alapállapot és a hozzá tartozó villamos energia jellegének ismerete a fázisokra és kollektív viselkedésre utal.

Példák: a hidrogénatom legalsó energiaállapota az 1s normál állapot; a harmonikus oszcillátor alapállapota a minimális energiaszint. Fenntartva a soktestes rendszereknél, a Fermi-töltés az alapállapotot adja a nem interakciós fermionok esetében, míg a BCS-párosodás alapállapota a szuperfluíd állapot leírását adja.

A gyakorlatban az alapállapot meghatározása történhet analitikusan (egyszerű rendszerek) vagy numerikusan (diagonalisztálás, variációs módszer, DMRG, DFT). Az alapállapot energia és a hozzá tartozó hullámfüggvény az excitációk, spektrum és transzíciók első kiinduló pontja, és meghatározza egy rendszer kémiai és fizikai tulajdonságait.

See also: kvantumszűrés, excitáció, fázisátalakulás.