thumb|right|300px|Energetické hladiny elektronu v atomu: základní stav a excitované stavy. Po absorpci energie může elektron přejít ze základního stavu do stavu s vyšší energií.
Základní stav je v kvantové mechanice stacionární stav systému s nejnižší možnou energií. Energie základního stavu se nazývá energie nulového bodu.
Každý stav s energií vyšší než základní stav se nazývá excitovaný stav. V kvantové teorii pole se základní stav obvykle označuje jako vakuum.
Pokud existuje více různých základních stavů se stejnou energií, říká se, že základní stav je degenerovaný. Degenerace vzniká tehdy, když existuje symetrie systému zachovávající Hamiltonián systému.
Podle třetího termodynamického zákona se systém při absolutní nule nachází v základním stavu. Entropie systému při nulové teplotě proto závisí na degeneraci základního stavu. Systémy s jediným základním stavem, například ideální krystalová mřížka, mají při absolutní nule nulovou entropii.
Příklady
Kvantový harmonický oscilátor thumb|right|upright|Vlnové funkce prvních čtyř stavů jednorozměrné částice v potenciálové jámě Pro jednorozměrný kvantový harmonický oscilátor mají energetické hladiny tvar
kde
Základní stav odpovídá kvantovému číslu a má energii
Nenulová energie základního stavu je důsledkem Heisenbergova principu neurčitosti.
Atom vodíku
V Bohrově modelu atomu vodíku odpovídá základní stav hlavnímu kvantovému číslu . Energie elektronu v základním stavu atomu vodíku je přibližně
Přechody mezi základním a excitovanými stavy vedou ke vzniku spektrálních čar.
Vlastnosti
V mnoha kvantových systémech nelze dosáhnout nulové energie ani při absolutní nule. Tento jev souvisí s kvantovými fluktuacemi a energií nulového bodu.
V některých systémech může existovat více degenerovaných základních stavů. Taková degenerace často souvisí se symetriemi systému a hraje důležitou roli například v feromagnetismu nebo spontánním narušení symetrie.
Odkazy Reference
Literatura
Související články kvantová teorie pole Heisenbergův princip neurčitosti
Kategorie:Kvantová mechanika