สถานะจำกัดขอบเขต
สถานะจำกัดขอบเขต (อังกฤษ: Bound state) ในทางควอนตัมฟิสิกส์เป็นสถานะของอนุภาคที่อยู่ในศักย์เช่น อนุภาคที่มีความโน้มเอียงจำกัดหนาแน่นอยู่เฉพาะบริเวณใดบริเวณหนึ่ง สถานะจำกัดขอบเขตจะเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคไม่สามารถเคลื่อนที่ไปสู่อินฟินิตี้ได้ นั่นคือ อนุภาคจะถูกกักกันในที่ที่มีพลังงานเปลี่ยนไปตามบริเวณจำกัดซึ่งจะถูกคั่นด้วย จุดวกกลับ (อังกฤษ: turning points) 2 จุด ศักย์อาจจะเป็นผลมาจากการปรากฏของอนุภาคอื่นๆ ซึ่งในกรณีนี้ เราอาจนิยามสถาะจำกัดขอบเขตได้ว่า สถานะจำกัดขอบเขตเป็นการศึกษาสมบัติของระบบที่มีอนุภาคหลายตัวอยู่รวมกันซึ่งพลังงานอันตรกริยาของอนุภาคเหล่านั้นเกินกว่าพลังงานของอนุภาคแต่ละตัวอาจกล่าวได้ว่า การเกิดสถานะจำกัดขอบเขตก็คือการเปลี่ยนสภาวะของระบบจากสภาวะหนึ่งไปยังอีกสภาวะหนึ่ง (ในทางควอนตัมฟิสิกส์การระบุสภาวะของระบบโดยใช้ wave function, ในสมการชเรอดิงเงอร์ ตัวอย่างทั่วไปของการแสดงสถานะจำกัดขอบเขต เช่น บ่อศักย์แบบลึกจำกัด และการกวัดแกว่งแบบฮาร์มอนิกส์ เป็นต้น
 | |
| ส่วนประกอบ | {{{composition}}} |
|---|---|
| สัญลักษณ์ | p, p+, N+ |
| ปฏิยานุภาค | ปฏิโปรตอน |
| ค้นพบโดย | เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (1917–1919, ตั้งชื่อในปี 1920) |
ทฤษฎีบทสำคัญในการศึกษาเรื่องสถานะกำจัดขอบเขต
1. ในระบบ 1 มิติ ระดับพลังงานของสถานะจำกัดขอบเขตมีค่าต่อเนื่องและไม่ลดลง
2. ฟังก์ชันคลื่นของอนุภาคในสถานะจำกัดขอบเขตใน 1 มิติ กรณีมีจุดบัพจำนวน n บัพ ถ้า n=0 หมายถึง อนุภาคอยู่ในสถานะพื้น หรือกรณีมีจุดบัพจำนวน (n-1) อนุภาคจะอยู่ในสถานะพื้นเมื่อ n=1
ตัวอย่างของการเกิดสภวาวะจำกัดเขต
แก้- โปรตอนและอิเล็กตรอนที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวจะถูกเรียกว่า ไอออน (Ionized atom) เมื่ออิเล็กตรอนเริ่มเคลื่อนที่เข้าสู่วงโคจรของโปรตอนจะเกิดสถานะจำกัดขอบเขตเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนอะตอม ขณะนั้นพลังงานรวมของศูนย์กลางมวลจะเปลี่ยนจากค่าบวกเป็นค่าลบ
- อะตอมเป็นสถานะจำกัดขอบเขตของนิวคลีออน (โปรตอนและนิวตรอน) และอิเล็กตรอน
- โปรตอนเป็นสภาวะจำกัดเขตของควากส์ (2 up+1 down) แต่แตกต่างจากกรณีของไฮโดรเจนอะตอมคือ ควากส์แต่ละตัวไม่สามารถอยู่แบบโดดเดี่ยวได้
- อะตอมของโพรซิโตรเนียม มีสถานะจำกัดขอบเขตแบบไม่เสถียรของอิเล็กตรอนและโพซิตรอน ซึ่งจะสลายให้โฟตอนออกมา
- ในนิวเคลียสมีโปรตอนและนิวตรอน (นิวคลีออน) ซึ่งอยู่ในสถานะจำกัดขอบเขต
อ้างอิง
แก้http://www.sc.mahidol.ac.th/scpy/courses_undergrad/SCPY421/SCPY421%20Particle%202558%2001%20Introduction.pdf เก็บถาวร 2017-09-20 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน http://www.champa.kku.ac.th/dean/e-learning/Quantum/lesson%2007/lesson%2007.pdf[ลิงก์เสีย]