Nombre quàntic

notació de magnituds conservades en física i química

Els nombres quàntics s'utilitzen per a definir l'estat quàntic de les partícules subatòmiques i sistemes quàntics. En general, es necessiten un conjunt de nombres quàntics per a definir un estat quàntic, i no es pot assegurar el nombre necessari de nombres quàntics que calen per a descriure un estat.[1] Per tant, no és possible donar una llista completa. Alguns exemples són:

Aquests nombres se solen conservar en les desintegracions de partícules: Així un neutró aïllat (Q=0, B=1, L=0) es pot desintegrar en un protó (Q=1, B=1, L=0), un electró (Q= -1, B=0, L=1), i un antineutrí (Q=0, B=0, L= -1). Aquí hi ha una conservació de totes les càrregues. La desintegració del neutró és possible perquè la seva massa supera la massa de tots els productes de la desintegració. Un exemple on no es conserven els nombres quàntics és el de l'estranyesa, present en partícules com Kaons i Hiperons, en la interacció feble.

L'àtom d'hidrogen

modifica

El cas de l'àtom d'hidrogen és el paradigma dels nombres quàntics a la mecànica quàntica. És molt important perquè és molt útil a la química i perquè és un problema real amb solució analítica.

En mecànica quàntica no relativista el Hamiltonià d'aquest sistema consisteix en l'energia cinètica de l'electró i l'energia potencial deguda a la força coulombiana entre el nucli i l'electró. El nombres quàntics són:

nom símbol significat orbital range dels valors Exemple
Nombre quàntic principal   orbital    
Nombre quàntic azimutal   suborbital   per  :
 
Nombre quàntic magnètic   desplaçament de l'energia   per  :
 
Nombre quàntic d'espín   espín   només:  

S'ha de tenir en compte que el cas d'una molècula és diferent donat que el Hamiltonià d'una molècula és diferent.

Nombres quàntics i física de partícules

modifica

En física de partícules, com a la mecànica quàntica, es fan servir nombres quàntics. A diferència de la mecànica quàntica, la física de partícules entén les partícules com estats quàntics del model estàndard. En aquest model cada nombre quàntic denota una simetria. És útil distingir entre simetries espaciotemporals i internes.

Nombres quàntics relacionats amb simetries espaciotemporals són l'espín, paritat, conjugació de càrrega o paritat-C, reversió de temps o paritat-T. Exemples de simetries internes són el nombre leptònic, nombre bariònic o la càrrega elèctrica.

Vegeu també

modifica

Referències

modifica