Propagateur de l'équation de Schrödinger - Définition

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Application au calcul d'une amplitude de transition

L'amplitude de transition pour que la particule passe d'état initial | ψ(t1) > à l'instant t1 vers un état | \varphi(t_2) > à l'instant t2 > t1 est donné par l'élément de matrice :

 S_{1 \to 2} \ = \ < \varphi(t_2)|e^{-i\hat{H} (t_2-t_1) /\hbar} \ | \psi(t_1) >

En insérant deux fois la relation de fermeture, on obtient :

 S_{1 \to 2}  \ = \ \int \int dq_1 dq_2 \ < \varphi(t_2)|q_2> \ <q_2 | \ e^{-i\hat{H} (t_2-t_1) /\hbar} \ | q_1> \ <q_1 |\psi(t_1) >

c’est-à-dire :

 S_{1 \to 2}  \ = \ \int \int dq_1 dq_2 \  \varphi^*(q_2,t_2) \ K(q_2,t_2|q_1,t_1) \ \psi(q_1,t_1)


On constate donc que la connaissance du propagateur permet de calculer n'importe quelle amplitude de transition quantique, au moins formellement.

Équation de Chapman-Kolmogorov

La fonction d'onde à un instant t2 > t1 est donnée par l'équation intégrale :

 \psi(q_2,t_2) \ = \ \int dq_1 \ K(q_2,t_2|q_1,t_1) \  \psi(q_1,t_1)

En introduisant dans cette équation la relation entre ψ(q1,t1) et ψ(q0,t0), on obtient :

 \psi(q_2,t_2) \ = \ \int dq_1 \ K(q_2,t_2|q_1,t_1) \ \int dq_0 K(q_1,t_1|q_0,t_0) \  \psi(q_0,t_0)

qu'on peut écrire :

 \psi(q_2,t_2) \ = \ \int dq_0  \ \left[ \ \int dq_1 \ K(q_2,t_2|q_1,t_1) \ K(q_1,t_1|q_0,t_0) \ \right] \ \psi(q_0,t_0)

Mais comme on peut aussi écrire directement que :

 \psi(q_2,t_2) \ = \ \int dq_0 \ K(q_2,t_2|q_0,t_0) \  \psi(q_0,t_0)

On en déduit la formule fondamentale suivante :

 K(q_2,t_2|q_0,t_0)  \ = \ \int dq_1 \ K(q_2,t_2|q_1,t_1) \ K(q_1,t_1|q_0,t_0)


Cette relation porte le nom d'équation de Chapman-Kolmogorov dans la théorie des processus stochastiques, dont le mouvement brownien est un cas particulier.

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