kvantumszámok

A kvantumszámok olyan fizikai mennyiségek, amelyeket a kvantummechanika rendszereinek állapotainak leírására használnak. Ezek értékei kvantáltak, és az adott rendszer energia- és momentum-tulajdonságait jellemzik. Gyakorlati értelemben a kvantumszámok meghatározzák, hogy egy részecske hol található, milyen mozgású és hogyan viszonyul a külső kölcsönhatásokhoz.

A leggyakoribb kvantumszámok atomokra vonatkozóan: a fő kvantumszám n (1, 2, 3, ...), amely az energia főszinthez és a pálya radialis kiterjedéséhez kapcsolódik; az azimutális vagy orbitális kvantumszám l, 0 ≤ l ≤ n−1, amely az orbital angular momentum értékét adja meg; a mágneses kvantumszám m_l, amely −l ≤ m_l ≤ l értéket vehet fel a külső tengely körüli állapotban. A spin kvantumszám m_s = ±1/2, és a teljes szögmomentum j a L és S kölcsönhatásából adódik, j ∈ {|l−s|, ..., l+s}, m_j ∈ [−j, j].

A kvantumszámok meghatározzák az állapotok degenerációját és az energia spektrumát, különösen hidrogén-szerű rendszerekben. Különböző kölcsönhatások (spin–orbit, relativisztikus korrekciók) vezethetnek finom és hiperfinom szerkezethoz. A jelölés és a jó kvantumszámok érvényessége függ a választott kölcsönhatási kötések szerint (LS-kötés vagy jj-kötés).

A kvantumszámok osztályozzák az elektronhéjakat, segítik a spektroszkópiát és a kvantum-kémiai számításokat; a formalismeret pedig elengedhetetlen a kvantumvilág alapelveinek megértéséhez.