縮退
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縮退(しゅくたい、英: degeneracy、縮重とも)とは量子物理学において、2つ以上の異なったエネルギー固有状態が同じエネルギー準位をとること。電子配置と電子のエネルギー準位には縮退が起こることが知られている。
概要
電子を含むフェルミ粒子は、パウリの排他原理により、同一の量子状態を占めることはできない。そのため、原則としてひとつの電子軌道は2つしか電子を収容することはできない。しかし、軌道に対称性がある場合は、複数の軌道が同じエネルギー準位となることがあり得る。例えば、通常d軌道は5重に縮退している。また、水素原子ではエネルギー準位の数は主量子数にのみ依存し、2sと2p、3sと3pと3d軌道などが縮退している(ただしスピン軌道相互作用の影響やラムシフトは考慮していない)。
量子力学では、物理的状態はハミルトニアンの固有ベクトルに対応し、物理的状態のエネルギー準位はハミルトニアンの固有値に対応している。よって、ある固有値に対応する固有ベクトル(固有関数)が複数存在する場合、物理的な現象としても縮退がおきる。そのため物理学などでは、ある固有値に対して