Оценка минимальной потенциальной глубины, необходимой для связанных состояний в трехмерной притягивающей потенциальной яме

Рассмотрим трехмерную сферически-симметричную потенциальную яму,

ЧАС "=" п 2 2 м + В ( р )

с В ( р ) "=" В 0 для р < а / 2 и 0 иначе, для некоторых В 0 > 0 .

Теперь хорошо известно, что В 0 должно быть минимальным значением, чтобы скважина могла привязать состояние. Быстрая оценка с HUP и Т + В < 0 урожаи

В 0 > 2 2 м а 2 .

Однако тот же аргумент работает и для 1D симметричной ямы, но в 1D такая яма может связывать по крайней мере одно состояние для любого В 0 > 0 . То же самое верно и для 2D, где любая такая яма может хотя бы незначительно связать одно состояние.

Я знаю, что точный расчет дает нужный результат, но почему эта оценка не работает?

Подробнее о привлекательном трехмерном потенциальном колодце: physics.stackexchange.com/q/134719/2451 и ссылки там.

Ответы (1)

Оценка применима только тогда, когда частица действительно вдавливается в яму ( В 0 "=" ). Однако делая потенциал близким к нулю, волновая функция частицы расширяется наружу за счет туннелирования. По вашей оценке, а должен быть не диаметром ямы, а характерным диаметром волновой функции. Это значение может быть сколь угодно большим (когда потенциал сколь угодно малым), поэтому для кинетической энергии нет нижних пределов.

Частицы с разной энергией туннелируют в область отрицательной кинетической энергии.

Но когда вы на самом деле решаете ТИСЭ для л "=" 0 вы приходите к одномерной задаче для радиальной части с ограничением, что должен быть корень в р "=" 0 . Если я не ошибаюсь, это дает уравнение, которое дает точную нижнюю границу для 2 π 2 / 8 м а 2 . Это не противоречит вашему утверждению?
Вы имеете в виду предельный случай, когда не существует потенциальной ямы ( л "=" 0 )? В этом случае волновая функция все равно ненормируема, поскольку потенциальной ямы не существует. Однако для любого л > 0 , полную энергию можно сделать сколь угодно близкой к потенциальной, делая экспоненциальные коэффициенты для внешней области настолько близкими к нулю, насколько это необходимо для выполнения условия нормировки. Заметим, что в этом случае неопределенность положения не уменьшается (по крайней мере, ненамного) при уменьшении л , как сокращение л просто делает туннель с наименьшим энергетическим состоянием больше снаружи.