Una resonancia de forma es un estado metaestable en el que un electrón queda atrapado debido a la forma de una barrera potencial. [1] Altunata [2] describe un estado como una forma de resonancia si "el estado interno del sistema permanece sin cambios tras la desintegración del nivel cuasi-ligado". Se puede encontrar una discusión más general sobre resonancias y sus taxonomías en el sistema molecular en el artículo de revisión de Schulz; [3] [4] por el descubrimiento de la forma de línea de resonancia Fano [5] y por el trabajo pionero de Majorana en este campo [6] de Antonio Bianconi; y para una revisión matemática de Combes et al. [7]
Mecánica cuántica
En mecánica cuántica , una resonancia de forma, en contraste con una resonancia de Feshbach , es una resonancia que no se convierte en un estado ligado si el acoplamiento entre algunos grados de libertad y los grados de libertad asociados a la fragmentación ( coordenadas de reacción ) se establecen en cero. Más simplemente, la energía total de resonancia de la forma es más que la energía del fragmento separado. [8] Las implicaciones prácticas de esta diferencia para la vida útil y los anchos espectrales se mencionan en trabajos como Zobel. [9]
Los términos relacionados incluyen un tipo especial de resonancia de forma, la resonancia de forma excitada por el núcleo y la resonancia de forma inducida por trampa. [10]
Por supuesto, en los sistemas unidimensionales, las resonancias son resonancias de forma. En un sistema con más de un grado de libertad, esta definición sólo tiene sentido si el modelo separable, que supone los dos grupos de grados de libertad desacoplados, es una aproximación significativa. Cuando el acoplamiento se vuelve grande, la situación es mucho menos clara.
En el caso de problemas de estructura electrónica atómica y molecular, es bien sabido que la aproximación de campo autoconsistente (SCF) es relevante al menos como punto de partida de métodos más elaborados. Los determinantes de Slater construidos a partir de orbitales SCF (orbitales atómicos o moleculares ) son resonancias de forma si solo se requiere una transición electrónica para emitir un electrón .
Hoy en día, existe cierto debate sobre la definición e incluso la existencia de la resonancia de forma en algunos sistemas observados con espectroscopía molecular. [11] Se ha observado experimentalmente en los rendimientos aniónicos de la fotofragmentación de moléculas pequeñas para proporcionar detalles de la estructura interna. [12]
En física nuclear, el concepto de "resonancia de formas" es descrito por Amos de Shalit y Herman Feshbach en su libro. [13]
"Es bien sabido que la dispersión de un potencial muestra picos característicos, en función de la energía, para tales valores de E que hacen que el número entero de longitudes de onda se sitúe dentro del potencial. Las resonancias de forma resultantes son bastante amplias, su ancho es de la Orden de ...."
Las resonancias de forma se observaron alrededor de los años 1949-1954 en experimentos de dispersión nuclear. Indican picos amplios asimétricos en la sección transversal de dispersión de neutrones o protones dispersos por núcleos. El nombre "resonancia de forma" se ha introducido para describir el hecho de que la resonancia en la dispersión potencial de la partícula de energía E está controlada por la forma del núcleo. De hecho, la resonancia de forma ocurre donde el número integral de longitudes de onda de la partícula se encuentra dentro del potencial del núcleo de radio R. Por lo tanto, la medida de las energías de las resonancias de forma en la dispersión del núcleo de neutrones se ha utilizado en los años desde 1947 a 1954 para medir los radios R de los núcleos con la precisión de ± 1 × 10 −13 cm, como se puede ver en el capítulo "Secciones transversales elásticas" de A Textbook in Nuclear Physics de RD Evans. [14]
Las "resonancias de forma" se discuten en cursos académicos introductorios generales de mecánica cuántica en el marco de posibles fenómenos de dispersión. [15]
Las resonancias de forma surgen de la interferencia cuántica entre canales de dispersión cerrados y abiertos. En la energía de resonancia, un estado cuasi ligado está degenerado con un continuo. Esta interferencia cuántica en muchos sistemas corporales ha sido descrita usando mecánica cuántica por Gregor Wentzel , para la interpretación del efecto Auger, por Ettore Majorana para los procesos de disociación y estados cuasi ligados, por Ugo Fano para los estados de autoionización atómica en el continuo. del espectro atómico de helio y por Victor Frederick Weisskopf . JM Blatt y Herman Feshbach para experimentos de dispersión nuclear. [dieciséis]
Las resonancias de forma están relacionadas con la existencia de estados ligados casi estables (es decir, resonancias) de dos objetos que influyen dramáticamente en cómo esos dos objetos interactúan cuando su energía total está cerca de la del estado ligado. Cuando la energía total de los objetos se acerca a la energía de la resonancia, interactúan fuertemente y su sección transversal de dispersión se vuelve muy grande.
Un tipo particular de "resonancia de forma" ocurre en heteroestructuras superconductoras multibanda o de dos bandas en el límite atómico llamadas supertrías debido a la interferencia cuántica de un primer canal de emparejamiento en una primera banda ancha y un segundo canal de emparejamiento en una segunda banda donde el potencial químico es sintonizado cerca de una transición Lifshitz en el borde de la banda o en las transiciones electrónicas topológicas del tipo de superficie de Fermi "colapso del cuello" o "disrupción del cuello" [17]
Ver también
Referencias
- ^ Panel de Física Atómica, Molecular y Óptica en el Comité de Investigación de Física Atómica, Molecular y Óptica , Junta de Física y Astronomía, Consejo Nacional de Investigación, National Academic Press ISBN 978-0-309-07371-4
- ^ cite A Generalized Quantum Defect Methods in Chemistry Altunata, PhD Thesis, MIT 2006 texto completo Archivado 2011-06-05 en Wayback Machine.
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- ^ Schulz, George J. (1 de julio de 1973). "Resonancias en impacto de electrones en moléculas diatómicas" (PDF) . Reseñas de Física Moderna . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 45 (3): 423–486. doi : 10.1103 / revmodphys.45.423 . ISSN 0034-6861 . Archivado desde el original (PDF) el 24 de septiembre de 2008.
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