حالة ثلاثية

حالة ثلاثية في ميكانيكا الكم (بالإنجليزية: triplet state) يمكن أن توجد في نظام جسيمات يكون محصلة عزمهم المغزلي مساويا 1 ، بحيث تصبح للنظام ثلاثة إمكانيات لمركبات العزم المغزلي : −1 و 0 و +1.

Examples of atoms in singlet state, doublet, and triplet states.

هذا العزم المغزلي Spin من وجهة نظر ميكانيكا الكم ليس عملية دوران للجسيم أو الجسيمات وإنما هو صفة للجسيم تعبر عن عزمه الدوراني . وهي خاصية هامة لأنظمة جسيمات تبلغ مقاييسها مقاييس الذرة أو أقل ، مثل : الذرات و البروتونات أو الإلكترونات.

معظم الجزيئات التي نقابلها في حياتنا اليومية توجد فيما يسمى «حالة منفردة» , إلا أن جزيء الأكسجين له صفة مخالفة لذلك. يوجد جزيء الأكسجين O₂ في حالة ثلاثية ، وهو لا يستطيع الدخول في تفاعل كيميائي إلا عنما يصبح في حالة منفرة . ويمكن توصيله إلى الحالة المنفردة عن طريق تنشيطه إما بتسليط ضوء عليه أو رفع درجة حرارته فهي تعمل على إثارته ويصبح مادة مؤكسدة تتفاعل كيميائيا.

جسيمان ذوي spin-1/2

نظام من جسيمين لكل منهما العزم المغزلي spin-1/2 ، مثل ذرة الهيدروجين تتكون من البروتون وإلكترون وتوجد ذرته في حالتها الأرضية (حالة استقرار) ، ومع اعتبار اتجاه اختياري فإما أن يكون العزم المغزلي متجها إلى أعلى أو إلى أسفل ؛ وبناءا على هذا فإن نظام ذرة الهيدروجين يمكن ان تتخذ أربعة حالات أساسية ، كالآتي:

$\uparrow \uparrow ,\uparrow \downarrow ,\downarrow \uparrow ,\downarrow \downarrow$

ويمثل اتجاه الغزم المغزلي لكل جسيم (البروتون والإلكترون) بسهم ، وارتباطهما ببعضهما البعض يعطي أربعة حالات ممكنة لمحصلة العزم المغزلي للجسيمين.

وتعبر ميكانيكا الكم رياضيا عن تلك الأربعة حالات كالآتي:

$|1/2,+1/2\rangle \;|1/2,+1/2\rangle \ (\uparrow \uparrow )$

$|1/2,+1/2\rangle \;|1/2,-1/2\rangle \ (\uparrow \downarrow )$

$|1/2,-1/2\rangle \;|1/2,+1/2\rangle \ (\downarrow \uparrow )$

$|1/2,-1/2\rangle \;|1/2,-1/2\rangle \ (\downarrow \downarrow )$

حيث تكون هناك حالة يتوازى العزم المغزلي للجسيمين إلى أعلى (وبقيمة 1)

وحالة يتوازى العزم المغزلي للحسيمين إلى أسفل (وبقيمة -1)

وحالتان يتضاد فيهما اتجاهي العزم المغزلي للجسيمين (وتكون قيمتهما 0)

وطبقا لميكانيكا الكم فهي تفرق بين الأربعة حالات ، وتصنفهم بحالة الثلاثية Triplet والحالة المنفردة Singlet ، كالآتي :

$\left.{\begin{array}{ll}|1,1\rangle &=\;\uparrow \uparrow \\|1,0\rangle &=\;(\uparrow \downarrow +\downarrow \uparrow )/{\sqrt {2}}\\|1,-1\rangle &=\;\downarrow \downarrow \end{array}}\right\}\quad s=1\quad \mathrm {(triplet)}$

حيث الحالة المنفردة singlet state تكون لها محصلة العزم المغزلي مساوية 0 .

$\left.|0,0\rangle =(\uparrow \downarrow -\downarrow \uparrow )/{\sqrt {2}}\;\right\}\quad s=0\quad \mathrm {(singlet)}$

اقرأ أيضا

• عدد الكم الرئيسي
• عدد الكم المغناطيسي
• عدد الكم المداري
• نموذج بور للذرة
• رنين مغناطيسي إلكتروني
• حالة منفردة
• تأثير زيمان
• تأثير شتارك
• رنين مغناطيسي إلكتروني
• حالة ثنائية
• قفزة كمومية