Gauson (ang. Gausson) – soliton będący rozwiązaniem równania Schrödingera z nieliniowością logarytmiczną opisującego cząstkę kwantową w możliwej nieliniowej mechanice kwantowej[1][2].
Niech nieliniowe równanie Schrödingera w jednym wymiarze będzie dane przez
![{\displaystyle \mathrm {i} {\frac {\partial \psi }{\partial t}}=-{\frac {1}{2}}{\frac {\partial ^{2}\psi }{\partial x^{2}}}-a\ln |\psi |^{2}\psi .}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a832d10353f06832fade4ba4ef038503965ad372)
Zakłada się tzw. niezmienniczość Galileusza, tzn.
![{\displaystyle \psi (x,t)=\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} Et}\psi (x-kt).}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3164f54058012bccbf0f359774bac4e41de61ca4)
Podstawiając
![{\displaystyle y=x-kt,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3b6834bb40aa3943142fa47b28e6ec346a2f5c69)
pierwsze równanie można zapisać jako:
![{\displaystyle -{\frac {1}{2}}\left({{\frac {\partial \psi }{\partial y}}+\mathrm {i} k}\right)^{2}-a\ln |\psi |^{2}\psi =\left(E+{\frac {k^{2}}{2}}\right)\psi .}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/50fb982f1f98e1cb2f3ac69f28c32407783c4538)
Ponadto podstawiając
![{\displaystyle \Psi (y)=\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} ky}\psi (y)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f7eafebbca1e75dbcc3fc66125d63e506cbe3ecd)
i zakładając
![{\displaystyle \Psi (y)=N\mathrm {e} ^{-\omega y^{2}/2},}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3335388b1305802c3a37a2bc56221b5c6bb3dfa0)
otrzymuje się zwykłe równanie Schrödingera dla oscylatora harmonicznego:
![{\displaystyle -{\frac {1}{2}}{\frac {\partial ^{2}\Psi }{\partial y^{2}}}+a\omega y^{2}\Psi =\left(E+{\frac {k^{2}}{2}}+N^{2}a\right)\Psi .}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fef5157aefa573fc2aa82c31b381d0880b1f5f20)
Rozwiązaniem jest więc stan podstawowy oscylatora harmonicznego, jeśli tylko
![{\displaystyle a\omega =\omega ^{2}/2}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d3c2383ca9518bcf5132f54b610d65e0bd8ee63d)
lub
![{\displaystyle \omega =2a.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8bb3d7ca30d4bca36524318f283d97dfdf891931)
Pełne rozwiązanie solitonowe jest więc dane przez:
![{\displaystyle \psi (x,t)=\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} Et}\mathrm {e} ^{\mathrm {i} k{(x-kt)}}\mathrm {e} ^{-a({x-kt})^{2}},}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9d935e83838b8d058e44cf31c72e32df9b90af30)
gdzie:
![{\displaystyle E=a(1-N^{2})-k^{2}/2.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/baff4a127485581e51622840a5f227daa7a74470)
Rozwiązanie to opisuje soliton poruszający się ze stałą prędkością
i niezmieniający kształtu funkcji Gaussa.
Przypisy
- ↑ Bialynicki-Birula, Iwo, Mycielski, Jerzy. Gaussons: Solitons of the Logarithmic Schrödinger Equation. „Physica Scripta”. 20 (13), s. 539, 1979. DOI: 10.1088/0031-8949/20/3-4/033. Bibcode: 1979PhyS...20..539B.
- ↑ Gāhler, R., Klein, A.G., Zeilinger, A. Neutron optical tests of nonlinear wave mechanics. „Physical Review A”. 23 (4), s. 1611, 1981. DOI: 10.1103/PhysRevA.23.1611. Bibcode: 1981PhRvA..23.1611G.