Salve. Vorrei sapere come mai, nell’effetto Stark, l’applicazione di un campo elettrostatico non rimuove totalmente la degenerazione, con la conseguenza che si presentano due livelli perturbati spostati in energia di una quantità proporzionale all’intensità del campo stesso. Grazie.

L’effetto Stark è quel fenomeno per cui, applicando ad un atomo un campo elettrico costante nel tempo in direzione, modulo e verso, si osserva una separazione del valore di energia di alcuni stati, per cui stati che a campo spento avevano la stessa energia, dopo l’accensione del campo presentano valori dell’energia leggermente differenti. Tuttavia, come rileva la domanda, questo fenomeno non è totale, anche dopo l’accensione del campo permangono stati differenti con lo stesso valore dell’energia. Il motivo risiede nelle proprietà di simmetria degli stati stazionari degli atomi.
Quando accendiamo un campo elettrico come quello usato per rilevare l’effetto Stark lo spazio perde alcune proprietà di simmetria, perché adesso le direzioni non sono tutte equivalenti, per cui il sistema non è più isotropo. In queste condizioni gli stati che hanno differenti proprietà di simmetria rispetto alla direzione privilegiata selezionata dal campo elettrico rispondono alla presenza di questo campo in maniera differente, portando quindi alla separazione dei livelli energetici. Ma alcuni stati presentano le stesse proprietà di simmetria rispetto alla direzione privilegiata: per esempio, dei tre stati p, uno di essi (quello che in genere si indica con pz) ha un asse di simmetria parallelo al campo elettrico, gli altri due (px e py) avranno un asse di simmetria perpendicolare al campo, questi ultimi due stati risponderanno al campo elettrico in maniera differente rispetto a pz, portandosi ad un valore di energia differente, ma entrambi risponderanno allo stesso modo, per cui tra loro non si evidenzierà nessuna differenza di energia, anche a campo acceso.