Звиродніння
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Звиродніння

Звиродніння в квантовій механіці, полягає в тому, що деяка величина f , що описує фізичну систему (атом молекулу і т.п.) має однакове значення для різних станів системи. Число таких різних станів, яким відповідає одне і те ж значення f , називається кратністю Ст даної величини.

  Найчастіше в квантовій механіці мають справу с В. рівнів енергії системи, коли система має певне значення енергії, але при цьому може знаходитися в декількох різних станах. Наприклад, для вільної частки існує безконечно-кратне Ст по енергії: енергія частки визначається лише чисельним значенням імпульсу, напрям же імпульсу може бути будь-яким (тобто може бути вибрано безконечним числом способів). У даному прикладі виразно виявляється зв'язок між Ст і фізичною симетрією системи — тут ця симетрія є рівноправ'я всіх напрямів в просторі.

  При русі частки в зовнішньому полі Ст істотно пов'язано із структурою цього поля, з тим, якими властивостями симетрії воно володіє. Якщо поле сферично симетрично, тобто якщо в полі зберігається рівноправ'я напрямів, то напряму орбітального моменту кількості руху, магнітного моменту і спина частки (наприклад, електрона в атомі) не можуть впливати на значення енергії (атома). Отже, і тут існує Ст по енергії. Проте, якщо помістити таку систему в магнітне поле H , то напрям магнітного моменту m починає позначатися на значенні енергії; значення енергії, що збігалися раніше, різних стані (з різними напрямами m) виявляються тепер різними: унаслідок взаємодії магнітного моменту частки з цим полем частка отримує додаткову енергію m H H , значення якої залежить від взаємної орієнтації магнітного моменту і поля (m H — проекція m на напрям поля Н , яка в квантовій механіці може приймати лише дискретний ряд значень). Відбувається «розщеплювання» енергетичних рівнів, тобто зняття Ст, повне або часткове (коли кратність Ст лише зменшується), — це залежить від конкретних умов. Розщеплювання рівнів (атомів молекул, кристалів) у магнітному полі називається Зеемана явищем . Розщеплювання рівнів може відбуватися і в зовнішньому електричному полі ( Штарка явище ).

  Таким чином, зняття Ст обумовлене «включенням» відповідних взаємодій. Оскільки наявність Ст говорить про існування в системі деяких симетрій, те зняття Ст відбувається при такій зміні фізичних умов, в яких знаходиться система, коли порядок цих симетрій знижується. У наведеному вище прикладі система спочатку володіла сферичною симетрією (у ній не було виділених напрямів); включення зовнішнього постійного магнітного поля виділив напрям — напрям поля, симетрія системи знизилася і стала осьовою (аксіальною), тобто симетрією відносно осі, направленої уздовж поля.

  Якщо включення взаємодії приводить до пониження симетрії і зняття Ст, то вірно і зворотне твердження: при «виключенні» взаємодії відбуватиметься підвищення симетрії системи і поява В. Ето поважно для класифікації елементарних часток. Наприклад, якщо нехтувати електромагнітними (і слабкими) взаємодіями («вимкнути» їх), то властивості нейтрона і протона виявляються однаковими і їх можна розглядати як два різних (зарядових, тобто що відрізняються лише електричним зарядом) стану однієї частки — нуклона. Отже, стан нуклона в цьому випадку двократно вироджено.

  Літ. див.(дивися) при статтях Квантова механіка, Атом .

  Ст І. Грігорьев, Ст Д. Кукин.