Em linhas gerais, o que é a Regra de Ouro de Fermi e onde pode ser aplicada?
Passo 1
A questão pergunta de forma geral o que é a Regra de Ouro de Fermi e onde ela pode ser aplicada. O assunto envolve mecânica quântica, mais especificamente teoria de perturbações de primeira ordem, e vamos precisar entender transições induzidas por um potencial perturbador.
Passo 2
A Regra de Ouro de Fermi dá a taxa de transição por unidade de tempo entre um estado inicial |i⟩ e um estado final |f⟩ devido a um perturbador V. Ela é expressa por
Física por trás: quanto maior o acoplamento (elemento de matriz) e maior a disponibilidade de estados finais (densidade), maior a probabilidade de transição.
Passo 3
Aplicações típicas:
– Transições eletrônicas em átomos e moléculas (espectroscopia de absorção e emissão).
– Processos de espalhamento e reações em física nuclear e de partículas.
– Transições de portadores em sólidos (semicondutores, condutores).
– Taxa de decaimento de estados excitados, efeitos de relaxação e decoerência em sistemas quânticos abertos.
– Transições eletrônicas em átomos e moléculas (espectroscopia de absorção e emissão).
– Processos de espalhamento e reações em física nuclear e de partículas.
– Transições de portadores em sólidos (semicondutores, condutores).
– Taxa de decaimento de estados excitados, efeitos de relaxação e decoerência em sistemas quânticos abertos.
Resposta
A Regra de Ouro de Fermi é uma fórmula da teoria de perturbações de primeira ordem em mecânica quântica que fornece a taxa de transição entre dois estados devido a um potencial perturbador, proporcional ao quadrado do elemento de matriz do perturbador e à densidade de estados finais. Ela é amplamente usada para calcular taxas de transição em espectroscopia atômica e molecular, espalhamento em física nuclear e de partículas, processos em sólidos (semicondutores e condutores) e decaimento de estados excitados em sistemas quânticos.