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零点振動 れいてんしんどう zero-point vibration

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

零点振動
れいてんしんどう
zero-point vibration

量子力学では,不確定性原理のために,基底状態にある振動子でもその存在の領域が1点に限られず,ある範囲に広がっている。そこで,振動子は静止せず振動しているものと考えて,これを零点振動と呼ぶ。

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世界大百科事典 第2版の解説

れいてんしんどう【零点振動 zero‐point vibration】

ゼロ点振動ともいう。力学的な系のエネルギー最低の状態でなお残っている運動。そのエネルギーの値を零点エネルギーzero‐point energyと呼ぶ。古典力学で扱えばエネルギー最低の状態では系の構成要素がすべて各自の平衡位置に静止することになるが,これでは位置と運動量がともに確定となり,量子力学では不確定性原理から許されない。どうしても平衡位置のまわりに多少の振動が残ることになるのである。たとえば,水素原子の電子が決して原子核に落ちこまず原子がつぶれずにいるのも零点振動による。

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世界大百科事典内の零点振動の言及

【調和振動子】より

… 量子力学の世界では,調和振動子はEn=(n+1/2)ħω(n=0,1,……)という離散的なエネルギーしかとらない(ħはプランク定数を2πで割ったもの)。その最低の値が0でないのは不確定性原理によるためで,対応する運動を零点振動と呼ぶ。結晶格子の振動や電磁場など素粒子の場は,量子力学的には第0近似で調和振動子の集りとして記述される。…

【量子液体】より

…ミクロな粒子の運動を扱う場合には,量子力学が必要なのである。量子力学によると,0Kの物質中でも粒子が静止していることは不可能であり,零点振動と呼ばれる運動が存在する(粒子が静止していれば,位置が確定していると同時に運動量も確定値0をもち,量子力学の基本原理である不確定性原理と矛盾する)。したがって0Kの固体中にも零点振動が存在することになるが,量子力学によると,その振幅は粒子の質量が軽く,まわりの粒子から受ける引力が弱いほど激しい。…

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