Desarrollo de un recurso educativo computacional para la enseñanza del método variacional en mecánica cuántica

Fecha

Autor corporativo

Título de la revista

ISSN de la revista

Título del volumen

Editor

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Compartir

Altmetric

Resumen

This work presents the development of an educational computational resource in Python, designed for the study of three quantum systems that produce electro- nic confinement—a phenomenon that leads to the discretization of energy levels. Using the variational method, implemented from a multiparametric approach, the ground state energies are calculated, and the method is extended, both theoreti- cally and practically, to the analysis of excited states. The result is a solid theoreti- cal framework for this extension, along with an educational software package that includes a graphical user interface (GUI), as well as an installer and uninstaller for GNU/Linux systems. The program guides users sequentially through the calculation of expected energies, gradient descent-based minimization, and the visualization of wavefunctions and probability densities, thus constituting an innovative, practical, and intuitive resource for teaching quantum mechanics. The software is available at the following repository: https://github.com/fisinforgh/SEQVS.git.

Descripción

En este trabajo se presenta el desarrollo de un recurso educativo computacional en Python, diseñado para el estudio de tres sistemas cuánticos que producen con- finamiento electrónico, fenómeno que da lugar a la discretización de los niveles de energía. A través del método variacional, implementado desde un enfoque multiparametral, se calculan las energías del estado fundamental y se extiende dicho método, tanto en el plano teórico como práctico, al análisis de los estados excitados. Como resultado, se obtiene un marco teórico sólido sobre esta extensión y un software educativo que incluye una interfaz gráfica de usuario (GUI), además de un instalador y un desinstalador para sistemas GNU/Linux. El programa guía de manera secuencial el cálculo de energías esperadas, la minimización mediante descenso por gradiente, y la visualización de funciones de onda y densidades de probabilidad, constituyéndose en un recurso innovador, práctico e intuitivo para la enseñanza de la mecánica cuántica. El software está disponible en el siguiente repositorio: https://github.com/fisinforgh/SEQVS.git.

Palabras clave

Método variacional, Cuántica, Python, Niveles de energía

Materias

Licenciatura en Física -- Tesis y disertaciones académicas , Mecánica cuántica , Ordenadores cuánticos , Lenguaje de programación

Citación