kwantumgetallen

Kwantumgetallen zijn getallen die de toestand van een kwantumsysteem karakteriseren en labelen. Ze ontstaan als men de waarnemingen (operatoren) die de observabelen representeren tegelijk beschouwt, en hun bijbehorende meetbare waarden dienen als discrete labels voor de toestanden. Kwantumgetallen geven aan welke energie, impulsen en oriëntaties een toestand kan aannemen en helpen patronen, degeneraties en selectieregels te begrijpen.

In atomaire systemen is het klassieke voorbeeld het elektron in een atoom. Het hoofdkwantumgetal n levert de energie van de toestand in veel systemen. Het aard korreltje l, het orbital-angular-momentum quantumgetal, kan waarden aannemen van 0 tot n-1 en bepaalt de subshells s, p, d, f. Het magnetische quantumgetal m_l loopt van -l tot +l en bepaalt de oriëntatie van het orbitalmoment. Het intrinsieke spinquantumgetal m_s heeft twee mogelijke waarden bij een elektron: -1/2 en +1/2. Bij samenklank van spin en orbital angular momentum worden ook het totale angular-momentum quantumgetal j en het bijbehorende m_j gebruikt, vooral bij spin-orbit koppeling. Voor veel-electron-systemen blijven n, l, m_l en m_s bruikbare labels, maar aanvullende koppelingen leiden tot andere sets van quantumgetallen.

Er bestaan ook kwantumgetallen buiten de atoomfysica, zoals het intrinsieke spin s (voor elektronen s=1/2), en in de deeltjesfysica isospin of flavour-quantumgetallen die soortgelijke rol spelen bij classificatie en symmetrie. Quantumgetallen komen voort uit symmetrieën en de commute van operatoren en bepalen samen met de Hamiltoniaan de structuur van de toestanden.