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En [[mecánica cuántica]] un estado excitado de un sistema (como un [[electrón]], [[núcleo atómico]], [[átomo]], o [[molécula]]) es cualquier [[estado cuántico]] metaestable, que gozando de una mayor energía que el [[estado fundamental]] (es decir, más energía que el mínimo absoluto),<ref>[http://books.google.es/books?id=9_7xnVy4GzsC&pg=PA222 Diccionario de química física.] J. M. Costa. Ediciones Díaz de Santos, 2005. ISBN 8479786914. Pág. 222</ref> "decae espontáneamente" evolucionando hacia el estado fundamental.
 
La vida útil de un sistema en un estado excitado suele ser corta: la [[emisión espontánea]] o inducida de un [[cuanto de energía]] (como un foton [[fotón]] o un [[fonón]]) por lo general ocurre poco después de que el sistema haya sido promovido al estado excitado, volviendo el sistema a un estado con una energía más baja (un estado menos excitado o el estado fundamental). Este retorno a un nivel de energía es, a menudo imprecisamente llamado [[decaimiento]] y es el inverso de la excitación.
 
Los estados excitados de [[vida media]] larga se llaman a menudo [[metaestable]]s. Los isómeros nucleares de vida media larga, y el [[oxígeno singlete]] son dos ejemplos de esto.
Un ejemplo sencillo de excitación atómica es la se encuentra en el [[átomo de hidrógeno]], en particular en el estado de su único electrón. Un electrón en un átomo de hidrógeno puede tener diversos estados energéticos, tal como predice adecudamente el [[Modelo atómico de Schrödinger]], el estado de más baja energía es el llamado estado fundamental.
 
El [[estado fundamental]] del átomo de hidrógeno corresponde, a tener el único electrón del átomo en la órbita o nivel de energía más bajo posible, (es decir, la [[función de onda]] "'''1s'''", que presenta simetría esférica, y que tiene los [[números cuánticos]] más bajos posibles). Al dar una energía adicional al átomo (por ejemplo, por la absorción de un [[fotón]] de una energía adecuada, o por calentamiento a alta [[temperatura]], o por excitación eléctrica dentro de un campo eléctrico), el electrón es capaz de moverse a un estado excitado (un estado con uno o más números cuánticos mayores que el mínimo posible). Si el fotón tiene demasiada energía, el electrón deja de estar vinculado al átomo, escapará del átomo, y el átomo quedará convertido en un [[ion]] positivo o [[catión]], es decir, el átomo se ionizará.
 
Empíricamente se observa que después de la excitación, el átomo pasa a un estado excitado inferior, o al estado fundamental, emitiendo un fotón con una energía característica, igual a la diferencia de energía entre los niveles de salida y llegada. Esto se da porque realmente todos los estados excitados de hecho son [[estado metaestable|estados metaestables]] siendo el único estado verdaderamente estable el estado fundamental. El paso a un nivel de energía inferior va a compañado de la emisión de fotones por átomos en diferentes estados excitados conduce a un espectro electromagnético que muestra una serie de características [[líneas de emisión]] (tenemos, en el caso del átomo de hidrógeno, la [[serie de Lyman]], [[serie de Balmer]], [[serie de Paschen]], [[serie de Brackett]] y [[serie de Pfund]].) Ni la mecánica cuántica ordinaria, ni el modelo atómico de Schrödinger explicaban porque los estados excitados no eran indefinidamente estables. Con el desarrollo de la [[electrodinámica cuántica]] se comprobó que la posibilidad de que existieran fluctuaciones del [[campo electromagnético]] hacía que el [[Hamiltoniano (mecánica cuántica)|hamiltoniano]] del sistema formado por el átomo y su posible interacción cuántica con el campo electromagnético fluctuante del vacío, hacía que los estados excitados de hecho no fueran propiamente estados estacionarios y por tanto, sólo eran estados metaestables que acababan decayendo.
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