Delta-Funktions-Eigenzustand für Nicht-Null-Potential

Betrachten Sie das Potenzial v ( X ) = 2 X 2 und lass 2 2 M = 1 zur Bequemlichkeit. Betrachten Sie nun die Funktion ψ ( X ) = δ ( X ) . Gemäß Griffiths (Elektrodynamikbuch) Problem 1.45 (a),

(1) X δ ' ( X ) = δ ( X ) .
Ich bin mir nicht sicher, ob ich das tun kann, aber wenn ich schreibe

(2) δ ' ( X ) = δ ( X ) X ,

(3) D 2 D X 2 ψ ( X ) = D D X [ δ ( X ) X ] = 2 δ ( X ) X 2 .

Die Schrödinger-Gleichung sieht jetzt so aus

(4) D 2 ψ ( X ) D X 2 + v ( X ) ψ ( X ) = E ψ ( X ) (5) 2 δ ( X ) X 2 + 2 X 2 δ ( X ) = 0 δ ( X ) .

So sieht es aus δ ( X ) ist ein Eigenzustand mit Eigenwert Null. Aber das widerspricht meiner Intuition und ist wahrscheinlich falsch, aber ich bin mir nicht sicher, wo der Fehler liegt. Ist es die Ableitung der Delta-Funktion? Kann Energie (Eigenwert des Hamilton-Operators) Null sein? Das Potenzial liegt bei maximal 0 , also wie kann die Wahrscheinlichkeit maximal sein bei 0 ?

Ihre Testwellenfunktion ist nicht normalisierbar. Um sich zu orientieren, bevor Sie sich in Verteilungen verlieren, können Sie eine schmale Gaußsche Verteilung in Betracht ziehen .
Etwas seltsam, aber ich kann es nicht genau sagen. δ ( X ) ist der Eigenzustand des Positionsoperators. Er kann aber nicht gleichzeitig der Eigenzustand des Hamiltonoperators sein [ H ^ , X ^ ] 0 .

Antworten (1)

  1. OPs Gl. (1) ist eine wohlbekannte Identität in der Verteilungstheorie . Allerdings der Ausdruck

    δ ( X ) X
    in OPs Gl. (2) ist mathematisch schlecht definiert.

  2. Betrachtet man eine Funktion mal eine Dirac-Delta-Verteilung

    F ( X ) δ ( X ) ,
    dann (mindestens 1 Anforderung) die Funktion F sollte eine Begrenzung von links und rechts haben X = 0 , so dass ein Austausch sinnvoll ist F ( X ) δ ( X ) mit
    F ( 0 + ) + F ( 0 ) 2 δ ( X ) .

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1 Mathematik-Lehrbücher zur Verteilungstheorie gehen normalerweise davon aus F C ( R ) ist glatt, aber das ist für viele physikalische Anwendungen zu restriktiv.