resonancia de forma

En mecánica cuántica , una resonancia de forma es un estado metaestable en el que un electrón queda atrapado debido a la forma de una barrera de potencial . ^{[ 1 ]} Altunata ^{[ 2 ]} describe un estado como una resonancia de forma si "el estado interno del sistema permanece inalterado tras la desintegración del nivel cuasi- ligado ". Una discusión más general de las resonancias y sus taxonomías en sistemas moleculares se puede encontrar en el artículo de revisión de Schulz; ^{[ 3 ] [ 4 ]} para el descubrimiento de la forma de línea de resonancia de Fano ^{[ 5 ]} y para el trabajo pionero de Majorana en este campo ^{[ 6 ]} por Antonio Bianconi; y para una revisión matemática de Combes et al. ^{[ 7 ]}

En mecánica cuántica , una resonancia de forma, a diferencia de una resonancia de Feshbach , es una resonancia que no se convierte en un estado ligado si el acoplamiento entre algunos grados de libertad y los grados de libertad asociados a la fragmentación ( coordenadas de reacción ) se establece en cero. En otras palabras, la energía total de la resonancia de forma es mayor que la energía del fragmento separado. ^{[ 8 ]} Las implicaciones prácticas de esta diferencia para los tiempos de vida y los anchos espectrales se mencionan en trabajos como el de Zobel. ^{[ 9 ]}

Entre los términos relacionados se incluyen un tipo especial de resonancia de forma, la resonancia de forma excitada por el núcleo y la resonancia de forma inducida por trampas. ^{[ 10 ]}

Por supuesto, en sistemas unidimensionales, las resonancias son resonancias de forma. En un sistema con más de un grado de libertad, esta definición solo tiene sentido si el modelo separable, que supone que los dos grupos de grados de libertad están desacoplados, es una aproximación válida. Cuando el acoplamiento es grande, la situación es mucho menos clara.

En el caso de problemas de estructura electrónica atómica y molecular, es bien sabido que la aproximación de campo autoconsistente (SCF) es relevante al menos como punto de partida para métodos más elaborados. Los determinantes de Slater construidos a partir de orbitales SCF ( orbitales atómicos o moleculares ) son resonancias de forma si solo se requiere una transición electrónica para emitir un electrón .

Actualmente, existe cierto debate sobre la definición e incluso la existencia de la resonancia de forma en algunos sistemas observados mediante espectroscopia molecular. ^{[ 11 ]} Se ha observado experimentalmente en los rendimientos aniónicos de la fotofragmentación de moléculas pequeñas para proporcionar detalles de la estructura interna. ^{[ 12 ]}

En física nuclear, el concepto de "resonancia de forma" es descrito por Amos de-Shalit y Herman Feshbach en su libro. ^{[ 13 ]}

"Es bien sabido que la dispersión de un potencial muestra picos característicos, en función de la energía, para valores de E tales que el número entero de longitudes de onda se encuentra dentro del potencial. Las resonancias de forma resultantes son bastante amplias, con un ancho del orden de..."

Las resonancias de forma se observaron entre 1949 y 1954 en experimentos de dispersión nuclear. Indican picos amplios y asimétricos en la sección transversal de dispersión de neutrones o protones dispersados ​​por núcleos. El término "resonancia de forma" se introdujo para describir el hecho de que la resonancia en la dispersión potencial para la partícula de energía E está controlada por la forma del núcleo. De hecho, la resonancia de forma ocurre donde el número entero de longitudes de onda de la partícula se encuentra dentro del potencial del núcleo de radio R. Por lo tanto, la medición de las energías de las resonancias de forma en la dispersión neutrón-núcleo se utilizó entre 1947 y 1954 para medir los radios R de los núcleos con una precisión de ±1 × 10⁻¹³ ^cm  , como se puede ver en el capítulo "Secciones transversales elásticas" de A Textbook in Nuclear Physics de R. D. Evans. ^{[ 14 ]}

Las "resonancias de forma" se discuten en los cursos académicos introductorios generales de mecánica cuántica en el marco de los fenómenos de dispersión potencial. ^{[ 15 ]}

Las resonancias de forma surgen de la interferencia cuántica entre canales de dispersión cerrados y abiertos. En la energía de resonancia, un estado cuasi ligado es degenerado con un continuo. Esta interferencia cuántica en sistemas de muchos cuerpos ha sido descrita mediante mecánica cuántica por Gregor Wentzel , para la interpretación del efecto Auger; por Ettore Majorana , para los procesos de disociación y estados cuasi ligados; por Ugo Fano , para los estados de autoionización atómica en el continuo del espectro atómico del helio; y por Victor Frederick Weisskopf , J.M. Blatt y Herman Feshbach, para experimentos de dispersión nuclear. ^{[ 16 ]}

Las resonancias de forma están relacionadas con la existencia de estados ligados casi estables (es decir, resonancias) de dos objetos, lo que influye drásticamente en cómo interactúan cuando su energía total se aproxima a la del estado ligado. Cuando la energía total de los objetos se acerca a la energía de la resonancia, interactúan fuertemente y su sección transversal de dispersión se vuelve muy grande.

Un tipo particular de "resonancia de forma" ocurre en heteroestructuras superconductoras multibanda o de dos bandas en el límite atómico llamadas superfranjas debido a la interferencia cuántica de un primer canal de apareamiento en una primera banda ancha y un segundo canal de apareamiento en una segunda banda donde el potencial químico se ajusta cerca de una transición de Lifshitz en el borde de la banda o en las transiciones electrónicas topológicas de la superficie de Fermi del tipo "colapso del cuello" o "ruptura del cuello" ^{[ 17 ].}

• Resonancia (física de partículas)
• Partición de Feshbach-Fano