Partícula em uma caixa
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Na mecânica quântica, a partícula em uma caixa (também conhecida como poço de potencial infinito) é um problema muito simples que consiste de uma só partícula que se localiza dentro de uma caixa imóvel da qual não pode escapar, e onde não perde energia ao colidir contra suas paredes.
Em mecânica clássica, a solução ao problema é trivial: a partícula se move em uma linha reta a uma velocidade constante até que rebate em uma das paredes. Ao rebater, a velocidade é alterada apenas na componente perpendicular à parede, que troca de sinal; o módulo da velocidade não se altera. Uma das soluções possíveis é uma partícula absolutamente estacionária, ou seja, com velocidade zero.
O problema se torna muito interessante quando se tenta resolver dentro da mecânica quântica, já que é necessário introduzir muitos dos conceitos importantes desta disciplina para encontrar uma solução. Entretanto, ainda assim é um problema simples com uma solução definida.
Apesar de ser um problema bastante básico, o interesse pelas pesquisas sobre o tema tem aumentado, uma vez que esse modelo é uma idealização da energia potencial de uma molécula, em estado gasoso, que é livre para se mover em um recipiente unidimensional. Também se observa que nanoestruturas estão sendo utilizadas para capturar elétrons em cavidades semelhantes a poços retangulares. Além disso, serve como base para uma análise simples da estrutura eletrônica de metais e de moléculas conjugadas, como o butadieno. A utilização da partícula em uma caixa também é comum na termodinâmica estatística para avaliar a contribuição do movimento translacional das moléculas para as suas propriedades termodinâmicas.[1]