วิธีการทางคณิตศาสตร์สำหรับสมการชเรอดิงเงอร์และการหาเงื่อนไขของการเกิดค่าความถี่ควอซีนอร์มอลสำหรับพลังงานศักย์แบบต่าง ๆ
Mathematical Method for Schrödinger Equation and Finding Condition of Quasi-normal Frequencies for Various Potentials
Abstract
สมการชเรอดิงเงอร์นับว่ามีบทบาทเป็นอย่างมากในการศึกษาและทำความเข้าใจปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในกลศาสตร์ควอนตัมเนื่องจากมีผลเฉลยเป็นฟังก์ชันคลื่น ซึ่งสามารถใช้ทำนายพฤติกรรรมต่าง ๆ ของคลื่นได้โดยจะมีค่าเปลี่ยนไปตามพลังงานศักย์ที่ใช้ โดยทั่วไปสมการชเรอดิงเงอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ สมการชเรอดิงเงอร์ที่ขึ้นกับเวลา และสมการชเรอดิงเงอร์ที่ไม่ขึ้นกับเวลา สำหรับในบทความนี้ได้สนใจศึกษาผลเฉลยของสมการชเรอดิงเงอร์ที่ไม่ขึ้นกับเวลาในหนึ่งมิติโดยวิธีการประมาณค่าแบบดับเบิลยูเคบี ซึ่งผลเฉลยดังกล่าวจะนำไปสู่การหาเงื่อนไขที่ทำให้เกิดค่าความถี่ควอซีนอร์มอลสำหรับพลังงานศักย์แบบต่าง ๆ
The Schrödinger equation plays an important role in the study and understanding of various phenomena occurring in quantum mechanics. Since the solution of the equation is a wave function, it can be used to predict the behavior of matter fluctuating in a wavelike pattern according to changes in potential energy. In general, the Schrödinger equation can be divided into two types: the time-dependent and time-independent Schrödinger equations. In this paper, we are interested in studying the solution of the time-independent Schrödinger equation in one dimension using the WKB approximation method. These solutions will lead to the discovery of conditions that generate quasi-normal frequencies for different potential energies.
Keywords
[1] V. Sa-yakanit. Quantum theory, 2nd ed. Bangkok: CUPrint, 2009 (in Thai).
[2] T. Ngampitipan and P. Boonserm, “Lower bounds on transmission probabilities in onedimensional quantum scattering problems,” KKU Science Journal, vol 43, no. 4, pp. 595– 605, 2013 (in Thai) .
[3] P. Boonserm, “Mathematical methods for schrödinger equation and the WKB approximation method,” KKU Science Journal, vol 41, no. 1, pp. 101–111, 2013 (in Thai).
[4] C. Yindetet, “Mathematical method for schrödinger equation and finding condition of quasinormal mode frequencies for various potentials,” Senior Project, Chulalongkorn University, 2019 (in Thai).
[5] P. Boonserm, “Rigorous bounds on transmission, reflection, and bogoliubov coefficients,” Ph. D. Thesis, Victoria University of Wellington, 2009.
[6] P. Satravaha. Differential Equations, 3rd ed. Bangkok: Phitak Printing, 2007 (in Thai).
[7] N. Jirapatpimol. Quantum Mechanics, 1st ed. Bangkok: Active Print Co.,ltd, 2010 (in Thai).
[8] T. Bovornratanaraks and N. Phaisangittisakul, Introductory Quantum Mechanics, 1st ed. Bangkok: CUPrint, 2014 (in Thai).
[9] T. Ngampitipan and P. Boonserm, “Reflection and transmission resonances and accuracy of the WKB method,” in Proceedings of 2nd Regional Conference on Applied and Engineering Mathematics, University Malaysia Perlis, 2012, pp. 116–213.
[10] R. A. Konoplya and A. Zhidenko, “Quasinormal modes of black holes: From astrophysics to string theory,” Reviews of Modern Physics, vol 83, pp. 793–836, 2011.
[11] K. D. Kokkotas and B. G. Schmidt, “Quasinormal modes of stars and black holes,” Living Reviews in Relativity, vol 2, pp. 1–72, 1999.
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2023.12.005
ISSN: 2985-2145