Kvanttivärähtelijöihin

Kvanttivärähtelijöihin viittaa kvanttimekaaniseen malliin, joka kuvaa järjestelmää, joka voi värähdellä tietyillä energiatasoilla. Yksinkertaisin esimerkki tästä on harmoninen kvanttivärähtelijä. Klassisessa fysiikassa värähtelijän energia voi saada minkä tahansa arvon. Kvanttimekaniikassa värähtelijän energia sen sijaan on kvantittunut, eli se voi esiintyä vain diskreeteissä arvoissa.

Tämä energian kvantittuminen ilmenee siten, että värähtelijän energiatilat ovat yhtä suuria välein toisistaan. Energian minimiarvo ei ole nolla, vaan nollapiste-energia. Tämä nollapiste-energia on kvanttimekaaninen ilmiö, joka johtuu epätarkkuusperiaatteesta. Jos värähtelijän energia olisi nolla, sen paikka ja liikemäärä olisivat täsmällisesti määriteltyjä, mikä rikkoisi epätarkkuusperiaatetta.

Kvanttivärähtelijän mallia käytetään monissa fysiikan sovelluksissa. Sitä voidaan käyttää kuvaamaan atomien värähtelyä molekyyleissä, kiteiden fononeja ja sähkömagneettisen säteilyn kvantteja eli fotoneja tietyissä tilanteissa. Malli on perustavanlaatuinen kvanttikenttäteoriassa, jossa vuorovaikutukset kuvataan usein kvanttivärähtelijöiden vuorovaikutuksena. Kvanttivärähtelijöiden ominaisuuksien ymmärtäminen on välttämätöntä kvanttimekaniikan ja sen sovellusten perusteiden omaksumiseksi.