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Zustand (Quantenmechanik)



In der Quantenmechanik ist der Zustand eines physikalischen Systems, in Bezug auf eine vorgegebene Theorie, definiert als Inbegriff eines minimalen Satzes physikalischer Größen, aus deren Kenntnis sich die im Rahmen der Theorie maximal mögliche Information über das System ableiten lässt. Für den Zustand gibt es in der betreffenden Theorie eine Evolutionsgleichung, aus der sich ergibt, wie sich der Zustand zum Beispiel zeitlich entwickelt. Diese zeitliche Entwicklung des Zustands heißt Prozess.

Zum Beispiel ist der Zustand in der klassischen Mechanik gegeben durch die Orte und Impulse der beteiligten Teilchen. Aus diesen Angaben lassen sich dann alle anderen physikalischen Größen, wie Energien, Drehimpulse und so weiter berechnen. Zu beachten ist hierbei, dass der Zustand in der klassischen Mechanik observabel, also beobachtbar ist, denn Orte und Impulse sind messbar.

In der Quantenmechanik ist der Zustand gegeben durch eine abstrakte nicht observable mathematische Funktion |\psi\rangle, im einfachsten Fall einer Funktion von Raum und Zeit, der so genannten Wellenfunktion \psi(\vec r,t) oder einfach ψ-Funktion. Diese Funktionen werden bestimmt als Lösungen der dazugehörigen Entwicklungsgleichung, der Schrödingergleichung.

Die wesentliche Neuerung besteht darin, dass der Zustand des Systems durch eine nicht beobachtbare Funktion repräsentiert wird. Die weitere Konsequenz daraus ist die statistische Interpretation dieses Zustands. Die Wellenfunktion eines Teilchens zum Beispiel, liefert nicht mehr den Ort desselben zu einer bestimmten Zeit (Trajektorie), sondern bestimmt Aufenthaltswahrscheinlichkeiten, also wie oft es - bei einer sehr großen Zahl von äquivalenten Ortsmessungen - in einem bestimmten Raumbereich beobachtet werden wird.

Quantenzustände von Atomen und Molekülen werden oftmals durch Termsymbole gekennzeichnet.

Siehe auch

 
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