無限に長い一次元結晶格子を考える。格子点には整数 n∈Z を割り当て、各格子点に局在した電子状態 ∣n⟩ は正規直交基底をなす。
電子は隣接する格子点間のみを移動でき、そのホッピングエネルギーを J>0 とする。
格子点 n=0,2 には同一の不純物が存在し、それぞれの局所エネルギーは他の格子点より V>0 だけ低い。
電子のハミルトニアンは
H=−Jn=−∞∑∞(∣n⟩⟨n+1∣+∣n+1⟩⟨n∣)−V(∣0⟩⟨0∣+∣2⟩⟨2∣)である。
エネルギー E をもつ定常散乱状態の各格子点における確率振幅を an とする。
不純物の存在しない左右の領域では、電子が左側から入射する散乱状態を
an={eikn+r(k)e−iknt(k)eikn(n≤−1)(n≥3)とする。ただし、0<k<π であり、
E=−2Jcoskが成り立つ。r(k)、t(k) はそれぞれ反射振幅と透過振幅である。
透過確率を
T(E)=∣t(k)∣2とする。
この系で、許容エネルギー帯域の内部において T(E)=1 となるエネルギーを E∗ とする。
完全透過の共鳴の鋭さを表す無次元量 W を
W=E→E∗lim(JE−E∗)2T(E)−1−1によって定義する。
W を求めよ。
W を既約分数
W=qpで表す。ただし、p,q は互いに素な正の整数とする。
p+q の値を自然数で入力せよ。
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