Гауссон (физика) - Gausson (physics)

В Гауссон это солитон что является решением логарифмическое уравнение Шредингера, который описывает квантовую частицу в возможном нелинейный квантовая механика. Логарифмическое уравнение Шредингера сохраняет размерную однородность уравнения, т. е. произведение независимых решений в одном измерении остается решением во многих измерениях. Хотя одна нелинейность не может вызвать квантовая запутанность между измерениями, логарифмическое уравнение Шредингера может быть решено с помощью разделение переменных.^[1][2]

Пусть нелинейная Логарифмическое уравнение Шредингера в одном измерении будет дано ${\displaystyle (\hbar =1)}$:

${\displaystyle i{\partial \psi \over \partial t}=-{\frac {1}{2}}{\frac {\partial ^{2}\psi }{\partial x^{2}}}-a\ln |\psi |^{2}\psi }$

Предположим, что Галилеевская инвариантность т.е.

${\displaystyle {\frac {}{}}\psi (x,t)=e^{-iEt}\psi (x-kt)}$

Подстановка

${\displaystyle {\frac {}{}}y=x-kt}$

Первое уравнение можно записать как

${\displaystyle -{\frac {1}{2}}\left({{\frac {\partial \psi }{\partial y}}+ik}\right)^{2}-a\ln |\psi |^{2}\psi =\left(E+{\frac {k^{2}}{2}}\right)\psi }$

Подставляя дополнительно

${\displaystyle {\frac {}{}}\Psi (y)=e^{-iky}\psi (y)}$

и предполагая

${\displaystyle \Psi (y)=Ne^{-\omega y^{2}/2}}$

получаем нормальное уравнение Шредингера для квантовый гармонический осциллятор:

${\displaystyle -{\frac {1}{2}}{\frac {\partial ^{2}\Psi }{\partial y^{2}}}+a\omega y^{2}\Psi =\left(E+{\frac {k^{2}}{2}}+N^{2}a\right)\Psi }$

Таким образом, решение является нормальным основным состоянием гармонического осциллятора, если только ${\displaystyle (a>0)}$

${\displaystyle {\frac {}{}}a\omega =\omega ^{2}/2}$

или же

${\displaystyle {\frac {}{}}\omega =2a}$

Таким образом, полное солитонное решение дается выражением

${\displaystyle {\frac {}{}}\psi (x,t)=e^{-iEt}e^{ik{(x-kt)}}e^{-a({x-kt})^{2}}}$

куда

${\displaystyle {\frac {}{}}E=a(1-N^{2})-k^{2}/2}$

Это решение описывает солитон движется с постоянной скоростью и не меняет форму (модуль) Функция Гаусса. Когда добавляется потенциал, не только один гауссон может обеспечить точное решение ряда случаев логарифмического уравнения Шредингера, было обнаружено, что линейная комбинация гауссонов также может очень точно аппроксимировать возбужденные состояния.^[3]

Рекомендации

1. Бялыницки-Бирула, Иво; Mycielski, Jerzy (1979). "Гауссоны: солитоны логарифмического уравнения Шредингера" (PDF). Physica Scripta. 20 (13): 539. Bibcode:1979ФИЗЫ ... 20..539В. Дои:10.1088/0031-8949/20/3-4/033.
2. Gāhler, R .; Klein, A. G .; Цайлингер, А. (1981). «Нейтронно-оптические испытания нелинейной волновой механики». Физический обзор A. 23 (4): 1611. Bibcode:1981PhRvA..23.1611G. Дои:10.1103 / PhysRevA.23.1611.
3. Scott, T.C .; Шерцер, Дж. (2018). «Решение логарифмического уравнения Шредингера с кулоновским потенциалом». J. Phys. Сообщество. 2 (7): 075014. Дои:10.1088 / 2399-6528 / aad302.