Нулевая энергия

Нулева́я энергия

Разность между энергией основного состояния квантовомеханической системы и энергией, соответствующей минимуму потенциала системы. Существование Н. э. является следствием неопределённостей соотношения (См. Неопределённостей соотношение). В классической механике считалось, что частица может находиться в точке, отвечающей минимуму потенциальной энергии, обладая нулевой кинетической энергией. В этом случае частица находится в состоянии устойчивого равновесия и имеет минимальную энергию, равную потенциальной энергии в точке равновесия. Вследствие квантовомеханич. соотношения неопределённостей между координатой (х) и импульсом (р): ΔpΔx ~ ћ (где ћ — постоянная Планка) локализация частицы (Δx → 0) вблизи минимума потенциала приводит к большому значению средней кинетической энергии частицы (из-за большого разброса в значениях импульса: Δp ~ ћ/Δx). С другой стороны, уменьшение степени локализации частицы (Δх ≠ 0) приводит к увеличению средней потенциальной энергии, т.к. частица проводит значительное время в области пространства, где потенциал превышает минимальное значение. Энергия основного уровня соответствует наименьшей возможной энергии квантовомеханической системы, совместимой с соотношением неопределённостей.

Наличие Н. э. — общее свойство всех связанных систем микрочастиц. Система не может перейти в состояние с энергией, меньшей Н. э., без изменения своей структуры.

С. С. Герштейн.