Аналитическое решение класса обратно квадратичного потенциала Юкавы с применением к квантово-механическим системам.
Авторы
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No4/118-130Ключевые слова:
уравнение Шредингера, точное правило квантования, гомоядерные двухатомные молекулы, тяжелые мезоны, класс обратно квадратичных потенциалов ЮкавыАннотация
В данном исследовании применен подход точного правила квантования для аналитического решения радиального уравнения Шредингера, в частности, обращаясь к классу обратно квадратичного потенциала Юкавы. С помощью этого метода успешно предсказаны массовые спектры тяжелых мезонов, включая чармоний и боттомоний, в диапазоне квантовых состояний, используя собственные значения энергии. По сравнению с экспериментальными данными и выводами других исследователей данная модель показала замечательную степень точности с максимальной ошибкой 0.0065 ГэВ. Потенциальную модель сведена к потенциалу Кратцера, чтобы еще больше ускорить наши вычисления, и обеспечить математическую точность, наложив определенные граничные условия. Используя полученный энергетический спектр, данное исследование расширено, чтобы изучить энергетические спектры гомоядерных двухатомных молекул, таких как азот (N2) и водород (H2). Одним из замечательных открытий было то, что энергетический спектр уменьшался по мере увеличения квантового числа углового момента в случае, когда главное квантовое число оставалось фиксированным. Аналогичным образом энергетический спектр последовательно уменьшается при изменении квантового числа углового момента. Сложное взаимодействие между кинетической и потенциальной энергиями электрона вызывает эту тенденцию к уменьшению в энергетическом спектре по мере увеличения квантового числа углового момента в двухатомной молекуле. Энергетический спектр систематически уменьшается по мере удлинения орбиты электрона и увеличения его расстояния от ядра, смещая баланс между этими энергиями.
Библиографические ссылки
Inyang E.P., Ayedun F., Ibanga E.A., Lawal K.M., Okon I. B., William E.S., Ekwevugbe O., Onate C.A., Antia A. D., Obisung E. O. (2022) Analytical Solutions of the N-Dimensional Schrödinger equation with modified screened Kratzer plus Inversely Quadratic Yukawa potential and Thermodynamic Properties of selected Diatomic Molecules. Results in Physics, 43, 106075. DOI:10.1016/j.rinp.2022.106075. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2022.106075
Inyang E.P., Ali N., Endut R., Aljunid S.A. (2024) Energy Spectra, Expectation Values, and Thermodynamic Properties of HCl And LiH Diatomic Molecules. Eurasian Physical Technical Journal, 21, 1(47), 124 – 137. DOI:10.31489/2024No1/124-137. DOI: https://doi.org/10.31489/2024No1/124-137
Inyang E. P., Ntibi J.E., Obisung E.O., William E.S., Ibekwe E.E., Akpan I.O., Inyang E.P. (2022) Expectation Values and Energy Spectra of the Varshni Potential in Arbitrary Dimensions. Jordan Journal of Physics, 5, 495 – 509. DOI: 10.47011/15.5.7. DOI: https://doi.org/10.47011/15.5.7
Kumar R., Chand F. (2013) Asymptotic study to the N-dimensional radial Schrödinger equation for the quark-antiquark system. Communications in Theoretical Physics, 59(5), 528. DOI: 10.1088/0253-6102/59/5/02. DOI: https://doi.org/10.1088/0253-6102/59/5/02
Mutuk H. (2018) Mass Spectra and Decay constants of Heavy-light Mesons: A case study of QCD sum Rules and Quark model. Advances in High Energy Physics, 2018. DOI: 10.1155/2018/8095653. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/8095653
William E.S., Inyang S.O., Ekerenam O.O., Inyang E.P., Okon I.B., Okorie U.S., Ita B.I., Akpan I.O., Ikot A.N. (2024) Theoretic analysis of non-relativistic equation with the Varshni-Eckart potential model in cosmic string topological defects geometry and external fields for the selected diatomic molecules. Molecular Physics, 122(3), e2249140. DOI: 10.1080/00268976.2023.2249140. DOI: https://doi.org/10.1080/00268976.2023.2249140
Hassanabadi S., Rajabi A.A., Zarrinkamar S. (2012) Cornell and kratzer potentials within the semirelativistic treatment. Modern Physics Letters A, 27(10), 1250057. DOI: 10.1142/S0217732312500575. DOI: https://doi.org/10.1142/S0217732312500575
Vega A., Flores J. (2016) Heavy quarkonium properties from Cornell potential using variational method and supersymmetric quantum mechanics. Pramana, 87, 1-7. DOI: 10.1007/s12043-016-1278-7. DOI: https://doi.org/10.1007/s12043-016-1278-7
Ciftci H., Kisoglu H.F. (2018) Nonrelativistic-Arbitrary l-states of quarkonium through Asymptotic Iteration method. Advances in High Energy Physics, 4549705. DOI: 10.1155/2018/4549705. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/4549705
Carrington M.E., Czajka A., Mrówczyński S. (2020) Heavy quarks embedded in glasma. Nuclear Physics A, 1001, 121914. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2020.121914. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2020.121914
Allosh M., Mustafa Y., Khalifa Ahmed N., Sayed Mustafa A. (2021) Ground and Excited state mass spectra and properties of heavy-light mesons. Few-Body Systems, 62(2), 26. DOI: 10.1007/s00601-021-01608-1. DOI: https://doi.org/10.1007/s00601-021-01608-1
Rani R., Bhardwaj S.B., Chand F. (2018) Mass spectra of heavy and light mesons using asymptotic iteration method. Communications in Theoretical Physics, 70(2), 179. DOI: 10.1088/0253-6102/70/2/179. DOI: https://doi.org/10.1088/0253-6102/70/2/179
Abu-Shady M., Khokha E.M. (2018) Heavy-light mesons in the nonrelativistic quark model using laplace transformation method. Advances in high energy physics, 2018. DOI: 10.1155/2018/7032041. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/7032041
Abu-Shady M., Inyang, E.P. (2022) Heavy-meson masses in the framework of trigonometric Rosen-Morse potential using the generalized fractional Derivative. arXiv preprint arXiv:2209.00566. DOI: 10.26565/2312-4334-2022-4-06. DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-4-06
Inyang E.P., Obisung E.O., Amajama J., Bassey D.E., William E.S., Okon I.B. (2022) The Effect of Topological Defect on The Mass Spectra of Heavy and Heavy-Light Quarkonia. Eurasian Physical Technical Journal, 9, 4(42), 78 – 87. DOI: 10.31489/2022No4/78-87. DOI: https://doi.org/10.31489/2022No4/78-87
Ikot A.N., Obagboye L.F., Okorie U.S., Inyang E.P., Amadi P.O., Abdel-Aty A. (2022) Solutions of Schrodinger equation with generalized Cornell potential (GCP) and its applications to diatomic molecular systems in D-dimensions using Extended Nikiforov–Uvarov (ENU) formalism. The European Physical Journal Plus, 137, 1370 DOI:10.1140/epjp/s13360-022-03590-x. DOI: https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-03590-x
Omugbe E., Eyube E.S., Onate C.A., Njoku I.J., Jahanshir A., Inyang E.P., Emeje K.O. (2024) Nonrelativistic energy equations for diatomic molecules constrained in a deformed hyperbolic potential function. Journal of Molecular Modeling, 30(3), 1-10. DOI: 10.1007/s00894-024-05855-x. DOI: https://doi.org/10.1007/s00894-024-05855-x
Purohit K.R., Jakhad P., Rai A.K. (2022) Quarkonium spectroscopy of the linear plus modified Yukawa potential. Physica Scripta, 97(4), 044002. DOI: 10.1088/1402-4896/ac5bc2. DOI: https://doi.org/10.1088/1402-4896/ac5bc2
Purohit K.R., Rai A.K., Parmar R.H. (2023) Spectroscopy of heavy-light mesons (cs¯, cq¯, bs¯, bq¯) for the linear plus modified Yukawa potential using Nikiforov–Uvarov method. Indian Journal of Physics, 1-13. DOI:10.1007/s12648-023-02852-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s12648-023-02852-3
Inyang E.P., Inyang E.P., Akpan I.O., Ntibi J.E., William E.S. (2021) Masses and thermodynamic properties of a Quarkonium system. Canadian Journal Physics, 99, 982 – 990. DOI: 10.1139/cjp-2020-0578. DOI: https://doi.org/10.1139/cjp-2020-0578
Inyang E.P., Inyang E.P., Ntibi J. E., Ibekwe E. E., William E. S. (2021) Approximate solutions of D-dimensional Klein-Gordon equation with Yukawa potential via Nikiforov-Uvarov method. Indian Journal of Physics, 95, 2733 - 2739. DOI: 10.1007/s12648-020-01933-x. DOI: https://doi.org/10.1007/s12648-020-01933-x
Ibekwe E.E., Okorie U.S., Emah J.B., Inyang E.P., Ekong S.A. (2021) Mass spectrum of heavy quarkonium for screened Kratzer potential (SKP) using series expansion method. European Physical Journal Plus, 87, 1- 11. DOI:10.1140/epjp/s13360-021-01090-y. DOI: https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-021-01090-y
Akpan I.O., Inyang E.P., William E.S. (2021) Approximate solutions of the Schrödinger equation with Hulthen-Hellmann Potentials for a Quarkonium system. Revista mexicana de física, 67(3), 482-490. DOI:10.31349/revmexfis.67.482. DOI: https://doi.org/10.31349/RevMexFis.67.482
Inyang E.P., Inyang E.P., William E.S. (2021). Study on the applicability of Varshni potential to predict the mass-spectra of the Quark-Antiquark systems in a non-relativistic framework. Jordan Journal of Physics, 14(4), 339-347. DOI: 10.47011/14.4.8. DOI: https://doi.org/10.47011/14.4.8
Patrick I.E., Joseph N., Akpan I.E., Funmilayo A., Peter I.E., Sunday W.E. (2023). Thermal properties, mass spectra and root mean square radii of heavy quarkonium system with class of inversely quadratic Yukawa potential. In AIP Conference Proceedings, AIP Publishing, 2679, 1. DOI: 10.1063/5.0112829. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0112829
Grinstein B. (2000) A modern introduction to quarkonium theory. International Journal of Modern Physics A, 15(04), 461-495. DOI: 10.1142/S0217751X00000227. DOI: https://doi.org/10.1142/S0217751X00000227
Lucha W., Schöberl F. F., Gromes D. (1991). Bound states of quarks. Physics reports, 200(4), 127-240. DOI:10.1016/0370-1573(91)90001-3. DOI: https://doi.org/10.1016/0370-1573(91)90001-3
Ma Z.Q., Xu B.W. (2005) Quantum correction in exact quantization rules. Europhysics Letters, 69(5), 685. DOI: 10.1209/epl/i2004-10418-8. DOI: https://doi.org/10.1209/epl/i2004-10418-8
Ma Z.Q., Xu B.W. (2005) Exact quantization rules for bound states of the Schrödinger equation. International Journal of Modern Physics E, 14(04), 599-610. DOI: 10.1142/S0218301305003429. DOI: https://doi.org/10.1142/S0218301305003429
William E.S., Inyang E.P., Thompson E.A. (2020) Arbitrary -solutions of the Schrödinger equation interacting with Hulthén-Hellmann potential model. Revista Mexicana Fisica, 66, 730 - 741. DOI: 10.31349/RevMex Fis.66.730. DOI: https://doi.org/10.31349/RevMexFis.66.730
Abu-Shady M., Edet C.O., Ikot A.N. (2021) Non-relativistic quark model under external magnetic and Aharanov–Bohm (AB) fields in the presence of temperature-dependent confined Cornell potential. Canadian Journal of Physics, 99(11), 1024-1031. DOI: 10.11139/cjp-2020-0101. DOI: https://doi.org/10.1139/cjp-2020-0101
Bayrak O., Boztosun I., Ciftci H. (2007) Exact analytical solutions to the Kratzer potential by the asymptotic iteration method. International Journal of Quantum Chemistry, 107(3), 540-544. DOI: 10.1002/qua.21141. DOI: https://doi.org/10.1002/qua.21141
Omugbe E., Osafile O.E., Okon I.B., Inyang E.P., William E.S., Jahanshir A. (2022) Any L-state energy of the spinless Salpeter equation under the Cornell potential by the WKB Approximation method: An Application to mass spectra of mesons. Few-Body Systems, 63, 1-7. DOI: 10.1007/s00601-021-01705-1. DOI: https://doi.org/10.1007/s00601-021-01705-1
Inyang E.P., Ali N., Endut R., Rusli N., Aljunid S.A., Ali N.R., Asjad M.M. (2024) Thermal Properties and Mass Spectra of Heavy Mesons in the Presence of a Point-Like Defect. East European Journal of Physics, (1), 156-166. DOI: 10.26565/2312-4334-2024-1-13. DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-13
Olive R., Groom D. E., Trippe T.G. (2014) Particle Data Group, Chinese Physics C., 38, 60. DOI: 10.1088/1674-1137/38/9/090001. DOI: https://doi.org/10.1088/1674-1137/38/9/090001
Barnett R.M., Carone C.D., Groom D.E., Trippe T.G., Wohl C.G. Particle Data Group. Physical Review D., 92,656. DOI: 10.1103/PhysRevD.54.1. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.54.1
Tanabashi M., Carone, C. D., Trippe T.G., Wohl C.G. (2018) Particle Data Group. Physical Review D., 98, 546. DOI:10.1103/PhysRevD.98.030001. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.98.030001
Inyang E.P., William E.S., Ntibi J.E., Obu J.A., Iwuji P.C., Inyang E.P. (2022) Approximate solutions of the Schrödinger equation with Hulthén plus screened Kratzer Potential using the Nikiforov–Uvarov–functional analysis (NUFA) method: an application to diatomic molecules. Canadian Journal of Physics, 100(10), 463-473. DOI:10.1139/cjp-2022-0030. DOI: https://doi.org/10.1139/cjp-2022-0030
Flügge S. (2012) Practical quantum mechanics. Springer Science & Business Media. DOI:10.1007/978-3-642-6199.
Vigo‐Aguiar J., Simos T.E. (2005) Review of multistep methods for the numerical solution of the radial Schrödinger equation. International journal of quantum chemistry, 103(3), 278-290. DOI: 10.1002/qua.20495. DOI: https://doi.org/10.1002/qua.20495
