Flerpartikkeltilstander

Flerpartikkeltilstander er kvantetilstander i systemer som består av flere interagerende partikler, for eksempel elektroner i atomer og molekyler, kjerner i atomkjerner eller atomer i en krystall. Slike tilstander beskriver hele systemets kvantetilstand og inkluderer korrelasjonene som oppstår når partikler påvirker hverandre.

De bygges ofte fra enkeltpartikkeltilstander. For fermioner kreves antisymmetri av den samlede bølgefunksjonen, noe som ofte oppnås ved hjelp av Slater-determinanter. I moderne formalismer brukes Fock-rommet og opptaksnummerbaserte tilstander, med skapelses- og annihilationsoperatorer a† og a. En hel basis i Fock-rommet består av alle mulige konfigurasjoner, og enhver faktisk tilstand er vanligvis en sum av slike konfigurasjoner.

Interaksjoner mellom partikler kobler sammen konfigurasjonene og gir opphav til energiforskyvninger og korrelasjonseffekter. I praksis beskrives disse tilstandene gjennom konfigurasjonsinteraksjon (CI) eller mer avanserte metoder som coupled-cluster og andre many-body-teknikker.

Eksempler: i atomer beskrives elektronkonfigurasjoner som 1s^2, 1s2s, 1s2p; i molekyler og faste stoffer opptrer valenseksitasjoner, konfigurasjonsnivåer og partikkel-hull-tilstander ved excitations.

Flerpartikkeltilstander er sentrale i spektroskopi, kvantkjemi og faststofffysikk. De beskriver energinivåer, korrelasjon og sammenfiltring (entanglement) og danner grunnlaget for mange beregningsmetoder. På grunn av den eksplosive veksten i antall konfigurasjoner er beregningene ofte utfordrende og krever spesialiserte tilnærminger for å håndtere den store Hilbert-romstørrelsen.