Adiabaattinen approksimaatio on menetelmä monimutkaisten fysikaalisten ongelmien ratkaisemiseksi, joka koostuu siitä, että tietyn suuren oletetaan olevan vakio koko fyysisen prosessin ajan. Termi adiabaattinen tarkoittaa tarkasti ottaen, että tämä määrä on energiaa, mutta sitä sovelletaan myös prosesseihin, joilla on muita säilyviä parametreja.
Ydinfysiikassa adiabaattinen approksimaatio on järjestelmän jako raskaisiin ja kevyisiin hiukkasiin - ytimiin ja elektroneihin . Niiden massojen ja nopeuksien jyrkän eron vuoksi voidaan olettaa, että elektronien liike tapahtuu paikallaan olevien ytimien kentässä, kun taas ytimien suhteellisen hitaan liikkeeseen vaikuttaa vain elektronien keskimääräinen tilajakauma.
Adiabaattinen approksimaatio on menetelmä kvanttimekaniikan ongelmien likimääräiseen ratkaisuun , jota käytetään kuvaamaan kvanttijärjestelmiä, joissa voidaan erottaa nopeat ja hitaat osajärjestelmät. Alkuperäinen ongelma ratkaistaan kahdessa vaiheessa: ensin tarkastellaan nopean osajärjestelmän liikettä hitaan osajärjestelmän kiinteissä koordinaateissa ja sitten otetaan huomioon jälkimmäisen liike. Adiabaattisen approksimoinnin "klassinen sovellusalue" kvanttimekaniikassa on molekyylispektrien teoria, ja menetelmällisesti yksinkertaisin tapaus sen käytöstä on molekyylivetyioni H2 + . Katso tässä yhteydessä tapaus adiabaattisesta approksimaatiosta, jota kutsutaan Born-Oppenheimer-approksimaatioksi .
Dynaamisissa kvanttijärjestelmissä adiabaattista approksimaatiota käytetään ennustamaan järjestelmän siirtymisen todennäköisyys virittyneeseen tilaan. Ulkoinen vaikutus muuttaa ominaistilojen energioita (katso esimerkiksi Rabi Frequency#Dressed states ). Kun energioita verrataan, tapahtuu yleensä rappeutumisen ja näennäisen tason ylityksen nousu . Äärettömän nopealla siirtymällä järjestelmän dynaamisella tilalla ei ole aikaa muuttua (hetkellinen prosessi); kuitenkin riittävän hitaalla vaikutuksella systeemi muuttaa tilaansa jatkuvuudesta (adiabaattinen prosessi). Adiabaattinen lause Born-Fockin formulaatiossa [1] [2] sanoo:
Fysikaalinen järjestelmä pysyy hetkellisen ominaistilassa, jos häiriö vaikuttaa riittävän hitaasti ja jos tämä tila erotetaan energiaraolla muusta Hamiltonin spektristä.
Jäykän kappaleen liike kiinteän pisteen ympärillä riittävän nopealla pyörimisellä jaetaan nopeaan liikkeeseen ( nutaatio ) ja hitaan liikkeeseen ( precessio ). Jäykän kappaleen vapaa liikkuvuus vastaa puhdasta nutaatiota pollodeja pitkin. Precessio on hitaasta ulkoisesta vaikutuksesta johtuvaa pakkoliikettä. Adiabaattisessa approksimaatiossa oletetaan, että mekaanisen gyroskoopin akseli siirtyy precession seurauksena ja nutaatio hylätään.