El teorema virial y un potencial de función delta

Entonces el teorema del virial nos dice que:

2 T = r V .

Ahora me preguntaba qué pasaría si V tiene la forma:

V ( r r ) = V 0 d ( D ) ( r r ) , dónde d ( D ) ( r r ) es la función delta en dimensiones D. No estoy seguro de por qué, pero creo que debería conseguir eso:

r V = 1 D V 0 ya que el delta escrito como producto de diferentes componentes es:

d ( D ) ( r r ) = 1 d mi t ( GRAMO ) i = 1 D d ( X i X i ) , con X i los diferentes componentes del vector r , dado en la base con métrica G, donde d mi t ( GRAMO ) da el elemento de volumen D-dimensional en la base mi i .

No sé si hay un razonamiento más riguroso para esto. ¿O si esto es incluso correcto?

Anexo: una perspectiva diferente:

Otra forma de verlo es que si cambio la escala de mi vector r bij un factor λ , Yo obtengo:

d ( D ) ( λ r λ r ) = 1 λ D d ( D ) ( r r ) . Esto también me hace pensar que debería obtener la relación anterior para el teorema del virial. ¡Pero todavía no estoy seguro de mi razonamiento!

Demanda adicional de potencial (necesaria para un sistema finito)

Junto a mi potencial delta, también tengo un potencial de confinamiento adicional para mantener juntas las partículas. Por simplicidad tomaré una trampa armónica V ( r ) = 1 2 metro ω 2 r 2 que mantiene las partículas juntas! Así que este es el otro término del potencial, ¡pero este no lo consideré en mi pregunta porque no planteó ningún problema para mis cálculos!

No estoy seguro, pero si desea una derivada de la función delta, también debe integrar su teorema virial en el espacio. Luego, usando la integración por partes, el lado derecho será igual D V 0 .
@swish Para el valor esperado de la mecánica cuántica, debería integrarme sobre el lugar con alguna función de onda. Tal vez esto podría funcionar :).
Estoy un poco oxidado, pero interesante pregunta. Para mí, algunas de las constantes no tienen sentido. El problema es que no creo que la derivada de la función delta esté definida, al menos en el sentido utilizado por el gradiente. Por diversión, intenté una segunda derivada generalizada tomando la derivada de dos funciones escalonadas parametrizadas (y diciendo que el delta era similar a un límite en la parametrización), y obtuve cero. Si el delta salta y vuelve a bajar en la misma cantidad en un solo momento, el cero no parece una locura, aunque no es particularmente significativo.
@DerekE Sí, he estado pensando en el comentario de swish, y para funciones delta puedo usar el hecho de que X ( d / d X ) d ( X ) = d ( X ) lo cual se prueba por integración parcial. Pero en el contexto clásico (donde el valor esperado es una integración en el tiempo), no puedo hacer una sustitución como esa, así que todavía estoy atascado :(.
Eso es genial, me gusta. :) Aunque todavía no veo la prueba, tendré que jugar con ella. Con Euler-Lagrange, se necesitaba una función de variable independiente para concluir una equivalencia bajo la integral. Voy a juguetear con encontrar uno aquí. Sin embargo, un resultado interesante. Casi tuve algo similar al mirar d ( X ) = mi 2 π i X ξ d ξ , pero las cosas estaban mal en el límite al aplicar la integración por partes.
@DerekE No usé ninguna representación, solo el hecho de que d ( X ) solo se define bajo la integral mientras se integra con una función de prueba, y para QM de hecho integro sobre x donde este resultado es útil. En el caso clásico la integración es con el tiempo y por eso sigo atascado :(
@Nick, creo que mi preocupación es escribir ( d / d X ) d ( X ) en primer lugar.
@DerekE la derivada de una distribución se define a través del mecanismo de integración parcial ( en.wikipedia.org/wiki/Dirac_delta_function ).

Respuestas (1)

Comentarios a la pregunta (v8):

  1. El teorema de Virial generalmente se aplica a sistemas periódicos o acotados, pero los potenciales de función delta atractivos por pares no constituirían un sistema acotado a menos que el sistema esté adicionalmente confinado en una caja. (OP ha introducido en una actualización (v9) de la pregunta un potencial adicional para confinar las partículas).

  2. Si nos enfocamos en una interacción por pares (de las muchas interacciones por pares), entonces el atractivo potencial de la función delta

    (A) V ( r )   :=   A d d ( r ) , A   >   0
    está clásicamente mal definido y necesita ser regularizado. Se podría esperar que el difuminado mecánico cuántico de la función de onda haga que el potencial (A) esté bien definido. Sin embargo, esto no es posible para d > 2 : El potencial (A) es mecánicamente ilimitado desde abajo para d > 2 (Ver, por ejemplo, esta publicación de Phys.Se. La dimensión limitante d = 2 El caso solo está acotado desde abajo para potenciales de función delta atractivos suficientemente débiles (A).)

Sí, por supuesto, las partículas deben estar confinadas (probablemente debería haberlo mencionado) ya que, de lo contrario, flotarían hasta el infinito. El potencial delta debe verse en la mecánica clásica como el potencial de esfera dura y en la mecánica cuántica como una aproximación del potencial atómico a través del mecanismo de dispersión de ondas s de baja energía. Así que prácticamente estás diciendo eso. V sólo se puede calcular en D = 2 ?
¡Vea también mi edición a mi pregunta!