重要な特性:
* 合計スピンゼロ: 一重項状態の最も重要な特徴は、2つの粒子の総スピン角運動量がゼロであることです。これは、2つの粒子のスピンが「反対」または「アンチアライメント」であることを意味します。
* 絡み合い: 一重項状態は本質的に絡み合っています。これは、粒子のスピンが、遠距離で分離された場合でも相関することを意味します。一方の粒子のスピンを測定すると、即座に他の粒子のスピンが決まります。
* 対称空間波動関数: スピン状態は反対称(反対のスピン)であるため、シングレット状態の空間波動関数は対称でなければなりません。これは、粒子が互いに近くにある可能性が高いことを意味します。
例:水素原子
古典的な例は、水素原子の基礎状態です。電子とプロトンは反対のスピンを持ち、一重項状態を形成します。
数学的表現:
シングレット状態は、多くの場合、次の表記法を使用して表されます。
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| s> =(1/√2)(|↑↓> - |↓↑>)
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* |↑↓> 最初の粒子がスピンアップし、2番目の粒子がスピンダウンしている状態を表します。
* |↓↑> 最初の粒子がスピンダウンし、2番目の粒子がスピンアップしている状態を表します。
* (1/√2) 正規化係数です。
重要性:
* 絡み合いと量子情報: シングレット状態は、量子のエンタングルメントを理解する上で重要です。これは、量子コンピューティングとコミュニケーションに影響を与える基本的な現象です。
* 原子分光法: 彼らは、原子分光法で観察されたスペクトル系統を説明する上で役割を果たします。
* 粒子物理学: シングレット状態は、粒子物理学に関連しており、粒子の相互作用と減衰を説明しています。
一言で言えば、一重項状態は、反対のスピンとそれらの間に強い相関を持つ2つの粒子の量子状態であり、物理学のさまざまな分野で興味深い重要な特性につながります。