Optagetilstand

Optagetilstand, ofte oversatt som occupied state, er et begrep brukt i kvantefysikk og faststofffysikk for å beskrive en kvantemekanisk tilstand som for øyeblikket er bebodd av ett eller flere partikler. Hos fermioner som elektroner kan hver enkelpartikkeltilstand være bebodd med maks én partikkel per spin (Pauli-eksklusjon). Tilstanden kan karakteriseres av et tall n, der n vanligvis er 0 eller 1 for fermioner; hos bosoner kan n være et hvilket som helst ikke-negativt heltall. Samlingen av alle mulige beboelsesnummer danner opptakstall-basen eller Fock-rommet.

I faststofffysikk refererer optagetilstander til energier og momentum som kan bebodde av elektroner i et krystall. Ved lav temperatur er tilstander med energi under Fermi-nivået vanligvis bebodde, mens de over er tomme. Optagetilstander kan endres ved optiske eller elektriske excitationsprosesser: atomer eller båndovergangsfenomener kan flytte elektroner fra en bebodd til en ledig tilstand, noe som skaper en excitasjon og ofte et tilsvarende «hull» i det opprinnelige tilstandssettet.

Formalismen for opptak starter ofte fra andre kvantiseringens rammeverk, hvor systemets tilstand beskrives av en rekke opptaksnummer {n_i}. Denne måten å formulere tilstanden fokuserer på hvor mange partikler som occupy hver tilstand, i motsetning til kun energinivået. Begrepet optagetilstand er derfor en beskrivelsesnøkkel for instrømning og fjerning av partikler i et gitt system, og er sentralt i beregninger av pakning, transport og optiske overganger.

Se også: excitasjonstilstand, Fermi-nivå, Fock-tilstand, Pauli-eksklusjon.