Conviene familiarizarnos con el cálculo de elementos de matriz a partir de los operadores escalera, para los cuales se cumple (ejercicos)
A partir de las expresiones para y en términos de y
, podemos también evaluar sus elementos de matriz
Estos operadores no resultan diagonales en la base
, como habríamos de esperar, ya que ni
ni
conmutan con .
Con este procedimiento podemos evaluar valores de expectación para el estado fundamental (o bien
en la representación coordenada). Por ejemplo, para el valor de expectación de
solo contribuirá el último término (¿por qué?), resultando (ejercicio)
Análogamente (ejercicio)
de modo que podemos expresar los valores de expectación de las energías cinética y potencial como
y
Vemos que se cumple el teorema virial, que para potencial cuadrático reparte la mitad de la energía media entre cinética y potencial.
Además, sabemos que en el estado fundamental (y en cualquier autoestado del oscilador) se cumple que
y
(¿por qué?), de manera que las incertidumbres en estas magnitudes resultan
y
con lo cual
es decir, es un estado con incertidumbre mínima. A quién podría sorprender este resultado, si ya sabíamos que los paquetes gaussianos (como ) cumplen esa condición.
Mediante un procedimiento similar, podemos mostrar que para cualquier autoestado , con se cumple (ejercicio)
Gustavo Castellano 17/05/2024