grundtillståndet

Grundtillståndet är det lägsta energitillståndet hos ett fysiskt system, till exempel en atom, en molekyl eller ett system med flera partiklar. Det är systemets mest stabila tillstånd och uppnås när energin är minimal. Inom kvantmekanik beskrivs tillstånd av vågfunktioner; grundtillståndets vågfunktion är den egenfunktion som uppfyller Schrödinger-ekvationen och motsvarar den lägsta eigenenergien E0.

Vid temperaturer nära noll dominerar systemet i grundtillståndet, medan vid högre temperaturer befolkningen i exciterade tillstånd följer Boltzmann-fördelningen. Inom kemi och atomfysik används begreppet ofta för att beskriva elektronfördelningen i de lägsta energitillstånden. Elektronkonfigurationen i grundtillståndet avgör bland annat en atoms eller molekyls kemiska egenskaper och reaktivitet. För flerpartikelsystem kan elektronisk korrelation och spin spela avgörande roller för hur grundtillståndet struktureras.

I fasta ämnen betraktas grundtillståndet ofta som det lägsta energitillståndet hos bandstrukturen: alla tillstånd upp till Fermi-nivån vid T = 0 är fullständigt ockuperade i en ideal bandstruktur. Excitationsenergier ΔE = E − E0 beskriver den energi som krävs för att nå ett exciterat tillstånd, vilket är centralt för spektroskopi och elektronisk transport.

Grundtillståndet utgör referenspunkt i många teoretiska och tillämpade sammanhang och är en grundläggande komponent i kvantfysik, kemi och materialvetenskap.