Nombre quantique

Les nombres quantiques sont des ensembles de nombres définissant l'état quantique d'un système. Chacun de ces nombres définit la valeur d'une quantité conservée dans la dynamique d'un système quantique. Ce sont des nombres entiers ou demi-entiers, de sorte que les grandeurs observables correspondantes sont quantifiées et ne peuvent prendre que des valeurs discrètes : c'est une différence fondamentale entre la mécanique quantique et la mécanique classique, dans laquelle toutes ces grandeurs peuvent prendre des valeurs continues. En physique des particules, les nombres quantiques dits « intrinsèques » sont des caractéristiques de chaque type de particule élémentaire. Par exemple, les nombres quantiques des électrons peuvent être définis comme les ensembles de valeurs numériques solutions de l'équation de Schrödinger pour l'atome d'hydrogène. L'état quantique des électrons des atomes est entièrement défini par quatre nombres quantiques généralement notés n, ℓ, mℓ et ms, mais chaque système quantique est décrit par un ensemble de nombres quantiques qui lui est propre, de sorte qu'on ne peut dresser de liste exhaustive des nombres quantiques. En effet, la dynamique d'un système quantique est décrite par un opérateur hamiltonien quantique, noté H. Il existe au moins un nombre quantique correspondant à l'énergie du système quantique, c'est-à-dire de l'état satisfaisant l'équation aux valeurs propres de l'hamiltonien. Il existe également autant d'autres nombres quantiques qu'il y a d'opérateurs indépendants qui commutent avec l'hamiltonien ; comme il existe généralement plusieurs ensembles d'opérateurs indépendants pour un même système, il existe également plusieurs jeux de nombres quantiques pouvant décrire un même système.