量子諧振子

湮滅算符

湮滅算符通常記作 a,是把振子降低恰好一級、移除一份能量量子 ℏω 的那個階梯算符。把它作用在含 n 個量子的態上,你就得到含 n 減一個量子的態。用粒子的語言來說,它「摧毀」或「湮滅」了一個量子,這便是這個戲劇化名字的由來。

它是產生算符的夥伴與鏡像,兩者在數學上互為伴隨。湮滅算符帶著數值因子 n 的平方根,所以作用在量子數更大的態上效果也更大。至關重要的是,當它作用於基態——最低一級、已無量子可移除——時,給出的是純粹的零,而不是一個新的態。正是這個死胡同,釘死了能階階梯的底部以及零點能的數值。

在量子場論裡,湮滅算符從場中移除一個真實粒子:一個被吸收的光子、一個被散射掉的聲子。與它的產生夥伴相結合,它把場的全部動力學表達為量子的出現與消失,這正是現代物理描述光、物質及其相互作用的根基。

â |n⟩ = √n |n−1⟩, â |0⟩ = 0

移除一個量子;作用在空的基態上,它乾脆給出零。

「湮滅」湮滅的是一份激發量子,而不是粒子的物質,也不是任何宇宙意義上的能量。而 â |0⟩ = 0 意味著結果是零矢量,而非基態本身——正是這一點禁止了往最低一級以下跌落。

又稱
lowering operatordestruction operator降算符湮灭算子湮滅算子