Nietinteragerend

Nietinteragerend is een term die in de natuurkunde en wiskunde wordt gebruikt om een systeem aan te duiden waarbij de onderdelen elkaar niet beïnvloeden via onderlinge interacties. In veel contexten betekent dit dat de totale Hamiltoniaan kan worden geschreven als een som van individuele Hamiltonijnen, zonder interactie- of potentiële termen tussen deeltjes. Externe velden kunnen blijven bestaan, maar de componenten evolueren onafhankelijk.

In de quantummechanica levert een nietinteragerend systeem doorgaans oplosbaarheid op via producttoestanden: de totale golffunctie kan geschreven worden als een product van de golffuncties van de afzonderlijke deeltjes. Voor identieke deeltjes moet de toestand echter (anti)symmetrisch zijn vanwege de statistiek, maar er zijn geen dynamische interacties tussen de deeltjes die leiden tot entanglement of correlaties. Energetische niveaus worden dan bepaald door de individuele deeltjes.

In de statistische mechanica wordt een nietinteragerend gas vaak het ideaal gas genoemd: de partitiefunctie is het product van de partitiefuncties van de afzonderlijke deeltjes, en thermodynamische grootheden zoals druk, volume en temperatuur zijn additief. Voor klassieke systemen leidt dit tot PV = NkT; voor quantumgassen kan dit afwijken afhankelijk van de statistiek en de toestand van het systeem.

Een belangrijke toepassing is het vrije-elektronenmodel in kristallen, waarbij elektronen als nietinteragerend worden behandeld om basale bandstructuren te beschrijven. In werkelijkheid kunnen interacties echter belangrijke effecten veroorzaken (correlaties, magnetisme, supergeleiding), waardoor nietinteragerende modellen vaak slechts een eerste, schetsmatige uitgangspositie blijven.