Path Integral for the Hydrogen Atom: Solutions in two and three dimensions
2016 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Vägintegral för Väteatomen : Lösningar i två och tre dimensioner (Swedish)
Abstract [en]
The path integral formulation of quantum mechanics generalizes the action principle of classical mechanics. The Feynman path integral is, roughly speaking, a sum over all possible paths that a particle can take between fixed endpoints, where each path contributes to the sum by a phase factor involving the action for the path. The resulting sum gives the probability amplitude of propagation between the two endpoints, a quantity called the propagator. Solutions of the Feynman path integral formula exist, however, only for a small number of simple systems, and modifications need to be made when dealing with more complicated systems involving singular potentials, including the Coulomb potential. We derive a generalized path integral formula, that can be used in these cases, for a quantity called the pseudo-propagator from which we obtain the fixed-energy amplitude, related to the propagator by a Fourier transform. The new path integral formula is then successfully solved for the Hydrogen atom in two and three dimensions, and we obtain integral representations for the fixed-energy amplitude.
Abstract [sv]
Vägintegral-formuleringen av kvantmekanik generaliserar minsta-verkanprincipen från klassisk mekanik. Feynmans vägintegral kan ses som en summa över alla möjliga vägar en partikel kan ta mellan två givna ändpunkter A och B, där varje väg bidrar till summan med en fasfaktor innehållande den klassiska verkan för vägen. Den resulterande summan ger propagatorn, sannolikhetsamplituden att partikeln går från A till B. Feynmans vägintegral är dock bara lösbar för ett fåtal simpla system, och modifikationer behöver göras när det gäller mer komplexa system vars potentialer innehåller singulariteter, såsom Coulomb--potentialen. Vi härleder en generaliserad vägintegral-formel som kan användas i dessa fall, för en pseudo-propagator, från vilken vi erhåller fix-energi-amplituden som är relaterad till propagatorn via en Fourier-transform. Den nya vägintegral-formeln löses sedan med framgång för väteatomen i två och tre dimensioner, och vi erhåller integral-representationer för fix-energi-amplituden.
Place, publisher, year, edition, pages
2016. , p. 55
Keywords [en]
physics, quantum mechanics, path integral, feynman, hydrogen atom, propagator
Keywords [sv]
fysik, kvantmekanik, vägintegral, feynman, väteatom, propagator
National Category
Physical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-44425OAI: oai:DiVA.org:kau-44425DiVA, id: diva2:947133
Subject / course
Physics
Presentation
2016-06-07, 21D304, Karlstads universitet, Kronoparken, Karlstad, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
2016-08-092016-07-072016-08-09Bibliographically approved