G* =  = OPERADOR QUÂNTICO DE GRACELI.


    EQUAÇÃO DE GRACELI.. PARA INTERAÇÕES DE ONDAS E INTERAÇÕES DAS FORÇAS FUNDAMENTAIS

/

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 


 { -1 / G* =   / T] /  c} =

G* = = OPERADOR DE GRACELI = Em mecânica quântica, o OPERADOR DE GRACELI [ G* =]  é um operador cujo observável corresponde à  ENERGIA TOTAL DO SISTEMA , TODAS AS INTERAÇÕES INCLUINDO TODAS AS INTERAÇÕES DAS FORÇAS FUNDAMENTAIS [AS QUATRO FORÇAS] [ELETROMAGNÉTICA, FORTE, FRACA E GRAVITACIONAL], INTERAÇÕES SPINS-ÓRBITAS, ESTRUTURRA ELETRÔNICA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS, TRANSFORMAÇÕES, SISTEMAS DE ONDAS QUÂNTICAS, MOMENTUM MAGNÉTICO de cada elemento químico e partícula, NÍVEIS DE ENERGIA , número quântico , e o  sistema GENERALIZADO GRACELI.


COMO TAMBÉM ESTÁ RELACIONADO A TODO SISTEMA CATEGORIAL GRACELI, TENSORIAL GRACELI DIMENSIONAL DE GRACELI..



    /   /    

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 



/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 



ÁTOMO ONDULATÓRIO RELATIVÍSTICO  DIMENSIONAL DE GRACELI.


Em 1924, Louis-Victor de Broglie formulou a hipótese de Broglie, alegando que toda matéria[15][16] tem uma natureza ondulatória, ele relacionou comprimento de onda e momento:

Esta é uma generalização da equação de Einstein acima, uma vez que o momento de um fóton é dado por , onde c é a velocidade da luz no vácuo.




Momento magnético do eletrão

O momento (dipolar) magnético de um eletrão é:

onde

 é o magnetão de Bohr,

 [a teoria clássica prediz que ; um grande êxito da equação de Dirac foi a predicção de que , que está muito próximo do valor exacto (que é ligeiramente superior a dois; esta última correcção se deve aos efeitos quânticos do campo eletromagnético)].




Elétrons em átomos e moléculas podem trocar (fazer transição) de níveis de energia ao emitirem ou absorverem um fóton, ou radiação eletromagnética, tal energia deve ser exatamente igual à diferença energética entre os dois níveis. Elétrons podem também ser completamente removidos de uma espécie química, como um átomo, molécula, ou íon. A remoção completa de um elétron de um átomo pode ser uma forma de ionização, que é efetivamente mover o elétron para um orbital com um número quântico principal infinito, tão longe de forma a praticamente não ter efeito algum sobre o átomo remanescente (íon). Para vários tipos de átomos, existem a 1ª, 2ª, 3ª energia de ionização e assim por diante, que podem ser fornecidas ao átomo em estado fundamental para remover elétrons do menor ao maior nível de energia. Energia em quantidades opostas também pode ser liberada, muitas vezes em forma de energia fotoelétrica, quando elétrons entram em contato com ións positivamente carregados (ou átomos). Moléculas também podem passar por transições em seus níveis de energia vibracionais e rotacionais. A transição de nível de energia também pode ser não-radioativa, significando que não ocorre a emissão ou absorção de um fóton.

Se um átomo, íon ou molécula está no menor nível de energia possível, ele e seus elétrons são ditos em estado fundamental. Se estão no maior nível de energia, são ditos excitados, ou qualquer elétron possui uma energia maior que o estado fundamental está excitado. Tal espécie pode ser excitada a um nível de energia maior ao absorver um fóton cuja energia é igual a diferença de energia entre dois níveis. Por outro lado, uma espécie pode ir para um nível de energia inferior ao emitir espontaneamente um fóton com energia igual a diferença energética. A energia de um fóton é igual à constante de Planck (h) vezes a sua frequência (f) e, portanto, é diretamente proporcional à sua frequência, ou inversamente proporcional ao seu comprimento de onda (λ).

onde c, velocidade da luz, é igual a .[3]



Para postular esta propriedade da matéria, De Broglie se baseou na explicação do efeito fotoelétrico, que pouco antes havia sido apresentada por Albert Einstein sugerindo a natureza corpuscular da luz. Para Einstein, a energia transportada pelas ondas luminosas estava quantizada, distribuída em pequenos pacotes de energia ou quanta de luz, que mais tarde seriam denominados fótons, e cuja energia dependia da frequência da luz através da relação , onde  é a frequência da onda luminosa e  a constante de Planck. Albert Einstein propunha desta forma que, em determinados processos, as ondas eletromagnéticas se comportam como corpúsculos. De Broglie se perguntou se tal não poderia se dar de maneira inversa, ou seja, que uma partícula material (um corpúsculo) pudesse mostrar o mesmo comportamento que uma onda.

O físico francês relacionou o comprimento de ondaλ (lambda) com a quantidade de movimento da partícula, mediante a fórmula:

,

onde λ é o comprimento da onda associada à partícula de massa m que se move a uma velocidade v, e h é a constante de Planck. O produto é também o módulo do vetor , ou quantidade de momento da partícula. Olhando a equação, percebe-se que à medida que a massa do corpo ou sua velocidade aumenta, seu comprimento de onda diminui.






Equação dependente do tempo

Usando a notação de Dirac, o vetor de estados é dado, em um instante  por . A equação de Schrödinger dependente do tempo, então, escreve-se:[7]

Equação de Schrödinger Dependente do Tempo (geral)

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Em que  é a unidade imaginária é a constante de Planck dividida por , e o Hamiltoniano  é um operador auto-adjunto atuando no vetor de estados. O Hamiltoniano representa a energia total do sistema. Assim como a força na segunda Lei de Newton, ele não é definido pela equação e deve ser determinado pelas propriedades físicas do sistema.

Equação independente do tempo

Equação unidimensional

Em uma dimensão, a equação de Schrödinger independente do tempo para uma partícula escreve-se:[8]

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

em que  é a função de onda independente do tempo em função da coordenada  é a constante de Planck  dividida por  é a massa da partícula;  é a função energia potencial e  é a energia do sistema.

Equação multidimensional

Em mais de uma dimensão a equação de Schrödinger independente do tempo para uma partícula escreve-se:[9]

 

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

em que /  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

 é o operador laplaciano em  dimensões aplicado à função .

Relação com outros princípios

Uma maneira mais didática de observar a equação de Schrödinger é em sua forma independente do tempo e em uma dimensão. Para tanto, serão necessárias três relações:

Definição de Energia Mecânica:  /  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Equação do Oscilador harmônico/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Relação de De Broglie:  /  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Onde  é a função de onda,  é o comprimento de onda, h é a constante de Planck e p é o momento linear.

Da Relação de De Broglie, temos que , que pode ser substituída na equação do Oscilador Harmônico:

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Rearranjando a equação de energia, temos que , substituindo  na equação anterior:

 ,  /  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

definindo , temos:

 /  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Que é a Equação Independente do Tempo de Schrödinger e também pode ser escrita na notação de operadores:

,  /  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

em que  é o Operador Hamiltoniano operando sobre a função de onda.


Assim como na mecânica clássica, a energia potencial do oscilador harmônico simples unidimensional é:[10]

 

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Lembrando a relação ,  /  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = também pode se escrever:

 

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Então a equação de Schrödinger para o sistema é:

 

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Solucionando a equação de Schrödinger, obtém-se os seguintes estados estacionários:

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

em que Hn são os polinômios de Hermite.

 

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

E os níveis de energia correspondentes são:

 

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Isso ilustra novamente a quantização da energia de estados ligados.






Na mecânica quânticaequação de Dirac é uma equação de onda relativística proposta por Paul Dirac em 1928 que descreve com sucesso partículas elementares de spin-½, como o elétron. Anteriormente, a equação de Klein-Gordon (uma equação de segunda ordem nas derivadas temporais e espaciais) foi proposta para a mesma função, mas apresentou severos problemas na definição de densidade de probabilidade. A equação de Dirac é uma equação de primeira ordem, o que eliminou este tipo de problema. Além disso, a equação de Dirac introduziu teoricamente o conceito de antipartícula, confirmado experimentalmente pela descoberta em 1932 do pósitron, e mostrou que spin poderia ser deduzido facilmente da equação, ao invés de postulado. Contudo, a equação de Dirac não é perfeitamente compatível com a teoria da relatividade, pois não prevê a criação e destruição de partículas, algo que apenas uma teoria quântica de campos poderia tratar.

A equação propriamente dita é dada por:

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

na qual m é a massa de repouso do elétron, c é a velocidade da luzp é o operador momentum linear  é a constante de Planck divida por 2πx e t são as coordenadas de espaço e tempo e ψ(xt) é uma função de onda com quatro componentes.







Fórmula da variação de Compton

Compton usou uma combinação de três fundamentais fórmulas representando os diversos aspectos da física clássica e moderna, combinando-os para descrever o procedimento quântico da luz[3].

  • Luz como uma partícula;
  • Dinâmica Relativística;
  • Trigonometria.

O resultado final nos dá a equação do espalhamento de Compton:

 

/  ,        /    /  

G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  = 

Onde:

 é o comprimento de onda do fóton antes do espalhamento,
 é o comprimento de onda do fóton depois do espalhamento,
me é a massa do elétron,
 é conhecido como o comprimento de onda de Compton,
θ é o ângulo pelo qual a direção do fóton muda,
h é a constante de Planck, e
c é a velocidade da luz no vácuo.

Coletivamente, o comprimento de onda de Compton é .

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