La aproximación adiabática es un método para resolver problemas físicos complejos, que consiste en el hecho de que una determinada cantidad se supone constante durante todo el proceso físico. El término adiabático , en sentido estricto, significa que esta cantidad es energía, pero también se aplica a procesos con otros parámetros conservados.
La aproximación adiabática en física nuclear es la división del sistema en partículas pesadas y ligeras: núcleos y electrones . Debido a la marcada diferencia en sus masas y velocidades , podemos suponer que el movimiento de los electrones ocurre en el campo de los núcleos estacionarios, mientras que el movimiento relativamente lento de los núcleos se ve afectado solo por la distribución espacial promedio de los electrones.
La aproximación adiabática es un método para la solución aproximada de problemas de mecánica cuántica , utilizado para describir sistemas cuánticos en los que se pueden distinguir subsistemas rápidos y lentos . El problema original se resuelve en dos etapas: primero, se considera el movimiento del subsistema rápido en coordenadas fijas del subsistema lento, y luego se tiene en cuenta el movimiento de este último. El "área clásica" de aplicación de la aproximación adiabática en mecánica cuántica es la teoría de los espectros moleculares, y metódicamente el caso más simple de su uso es el ion hidrógeno molecular H 2 + . A este respecto, véase el caso de la aproximación adiabática denominada aproximación de Born-Oppenheimer .
En los sistemas cuánticos dinámicos, la aproximación adiabática se utiliza para predecir la probabilidad de que un sistema pase a un estado excitado. Una influencia externa cambia las energías de los estados propios (ver, por ejemplo, estados vestidos de frecuencia de Rabi ). Cuando se comparan las energías, suele haber un levantamiento de la degeneración y un cruce casi a nivel . Con una transición infinitamente rápida, el estado dinámico del sistema no tiene tiempo para cambiar (proceso instantáneo); sin embargo, con un impacto suficientemente lento, el sistema cambia su estado desde el inicial por continuidad (proceso adiabático). El teorema adiabático en la formulación de Born-Fock [1] [2] establece:
El sistema físico permanece en su estado propio instantáneo si la perturbación actúa con la suficiente lentitud y si este estado está separado por una brecha de energía del resto del espectro del hamiltoniano.
El movimiento de un cuerpo rígido alrededor de un punto fijo con una rotación suficientemente rápida se divide en movimiento rápido ( nutación ) y movimiento lento ( precesión ). El libre movimiento de un cuerpo rígido corresponde a la pura nutación a lo largo de los pollodes. La precesión es un movimiento forzado debido a una influencia externa lenta. En la aproximación adiabática, se supone que el eje de un giroscopio mecánico se desplaza como resultado de la precesión y se descarta la nutación.