estado excitado
En mecánica cuántica , un estado excitado de un sistema (como un átomo , una molécula o un núcleo ) es cualquier estado cuántico del sistema que tiene una energía más alta que el estado fundamental (es decir, más energía que el mínimo absoluto). La excitación es una elevación del nivel de energía por encima de un estado de energía de referencia arbitrario. En física, existe una definición técnica específica para el nivel de energía que a menudo se asocia con un átomo que se eleva a un estado excitado. [ cita requerida ] [ definición requerida ] La temperaturade un grupo de partículas es indicativo del nivel de excitación (con la notable excepción de los sistemas que exhiben temperatura negativa ).
El tiempo de vida de un sistema en un estado excitado suele ser corto: la emisión espontánea o inducida de un cuanto de energía (como un fotón o un fonón ) suele ocurrir poco después de que el sistema pasa al estado excitado, devolviendo el sistema a un estado con menor energía (un estado menos excitado o el estado fundamental). Este retorno a un nivel de energía más bajo a menudo se describe vagamente como decadencia y es lo contrario de la excitación.
Los estados excitados de larga duración a menudo se denominan metaestables . Los isómeros nucleares de vida larga y el oxígeno singulete son dos ejemplos de esto.
El estado fundamental del átomo de hidrógeno corresponde a tener el único electrón del átomo en el orbital más bajo posible (es decir, la función de onda " 1s " esféricamente simétrica , que, hasta ahora, ha demostrado tener los números cuánticos más bajos posibles ). Al darle energía adicional al átomo (por ejemplo, mediante la absorción de un fotón de una energía apropiada), el electrón puede pasar a un estado excitado (uno con uno o más números cuánticos mayores que el mínimo posible). Si el fotón tiene demasiada energía, el electrón dejará de estar unido al átomo y el átomo se ionizará .
Después de la excitación, el átomo puede volver al estado fundamental oa un estado de menor excitación, emitiendo un fotón con una energía característica. La emisión de fotones de los átomos en varios estados excitados conduce a un espectro electromagnético que muestra una serie de líneas de emisión características (incluidas, en el caso del átomo de hidrógeno, las series de Lyman, Balmer, Paschen y Brackett ).
Un átomo en un estado altamente excitado se denomina átomo de Rydberg . Un sistema de átomos altamente excitados puede formar un estado excitado condensado de larga duración, por ejemplo, una fase condensada hecha completamente de átomos excitados: materia de Rydberg . El hidrógeno también puede ser excitado por calor o electricidad.
