Ero sivun ”Hartree–Fock-teoria” versioiden välillä

[arvioimaton versio][arvioimaton versio]
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Weckman (keskustelu | muokkaukset)
Ak: Uusi sivu: '''Hartree−Fock-teoria''' on approksimatiivinen menetelmä kvanttimekaanisen monielektronisysteemin Schrödingerin yhtälön ratkaisemiseksi. Lähtökohtana teoriassa on kirjoitt...
 
Linkitystä
Rivi 1:
'''Hartree−Fock-teoria''' on approksimatiivinen menetelmä [[kvanttimekaniikka|kvanttimekaanisen]] monielektronisysteemin [[Schrödingerin yhtälönyhtälö]]n ratkaisemiseksi. Lähtökohtana teoriassa on kirjoittaa monielektronisysteemin [[aaltofunktio]] Slaterin determinantin avulla. Yritefunktio johtaa niin kutsuttuihin Hartree−Fock-yhtälöihin, jotka kuvaavat elektronien[[elektroni]]en liikettä toisten elektronien muodostamassa keskimääräisessä elektrostaattisessa kentässä. Hartree−Fock-approksimaatio on monissa käytännön sovelluksissa huono ja antaa lähinnä kvalitatiivisia tuloksia. Menetelmää on kuitenkin mahdollista parantaa lukuisin eri keinoin, jolloin eksaktia ratkaisua Schrödingerin yhtälöön on mahdollista lähestyä systemaattisesti.
 
Kemiassa[[Kemia]]ssa yleisesti käytetty [[atomiorbitaali|orbitaalimalli]], jossa elektronit sijaitsevat eri muotoisilla ja lokaaleilla orbitaaleilla, perustuu Hartree−Fock-approksimaatioon. Yleisesti ottaen Hartree−Fock-teoria ennustaa hyvin molekyylien rakenteet, mutta epäonnistuu [[sidosenergia|sidosenergioiden]] ja värähtelytaajuuksien määrittämisessä. Teorian vajavaisuudet johtuvat elektronikorrelaation puuttumisesta, joka on mahdollista huomioida erilaisilla Hartree−Fock-johdannaisilla.
 
== Slaterin determinantti ==
 
Slaterin determinanttia käytetään fermionisysteemin[[fermioni]]systeemin antisymmetrisen aaltofunktion kirjoittamiseen. Koska kvanttimekaanisessa systeemissä ei voida tehdä erottelua kahden hiukkasen välillä, tulee niitä kuvaavan aaltofunktion olla verrannollinen aaltofunktioon, jossa kahden hiukkasen koordinaatteja on vaihdetaan eli <math> \psi(\vec x_1, \vec x_2) = \alpha \psi(\vec x_2, \vec x_1)</math>. Toisaalta, mikäli sama muutos tehdään uudelleen, saadaan <math> \psi(\vec x_1, \vec x_2) = \alpha ^2 \psi(\vec x_2, \vec x_1)</math> eli <math> \psi(\vec x_1, \vec x_2) = \pm \psi(\vec x_2, \vec x_1)</math>. Aaltofunktio voi olla siis joko ''symmetrinen'' (+) tai ''antisymmetrinen'' (-) koordinaatteja vaihdettaessa. [[Bosoni|Bosonit]] määritellään symmetrisiksi ja [[Fermioni|fermionit]] antisymmetrisiksi hiukkasiksi. Antisymmetrisyyden vuoksi voidaan monifermionisysteemin aaltofunktio kirjoittaa determinanttimuodossa, sillä determinantti muuttaa merkkiään riviä tai saraketta vaihdettaessa aivan kuten antisymmetrisen aaltofunktion kuuluukin. Lisäksi, jos kaksi riviä ovat samat, on determinantti nolla eli fermionien [[Paulin kieltosääntö|kieltosääntö]] pätee.
 
:<math>