Une situation où différents paramètres produisent le même résultat observable.La dégénérescence en physique désigne une situation où différents paramètres ou configurations produisent le même résultat observable. Ce concept apparaît dans de nombreux domaines, de la mécanique quantique où plusieurs états quantiques partagent le même niveau d'énergie, à l'astrophysique où différentes combinaisons de propriétés stellaires donnent le même spectre observé. La dégénérescence constitue un défi fondamental dans les problèmes inverses, où les scientifiques doivent déduire les paramètres sous-jacents à partir de mesures, car elle implique que plusieurs explications sont compatibles avec les données.
Le concept de dégénérescence trouve ses racines en mécanique quantique, où il a été formalisé dans les années 1920 par des physiciens comme Erwin Schrödinger et Werner Heisenberg, qui ont reconnu que les niveaux d'énergie dégénérés proviennent des symétries du système.
La dégénérescence apparaît lorsque la correspondance entre l'espace des paramètres et l'espace des observables n'est pas biunivoque. En mécanique quantique, elle se produit lorsqu'un hamiltonien possède des symétries qui font que différents états propres ont la même valeur propre. En astrophysique, elle peut survenir parce que différents processus physiques produisent des signatures observationnelles similaires, comme lorsque les effets de la température et de la densité sur un spectre sont partiellement interchangeables. Lever la dégénérescence nécessite des informations supplémentaires, telles que des observations multi-longueurs d'onde, des mesures dépendant du temps ou des priorités théoriques.
La dégénérescence est une question centrale dans l'analyse de données en physique, depuis la détermination des propriétés des exoplanètes à partir des données de transit et de vitesse radiale, jusqu'à l'interprétation du fond diffus cosmologique, où différents paramètres cosmologiques peuvent produire des spectres de puissance similaires.
En physique des trous noirs, le « théorème de calvitie » stipule que les trous noirs sont caractérisés par seulement trois paramètres (masse, charge et moment cinétique), ce qui signifie que tous les autres détails de la matière en effondrement sont complètement dégénérés et inobservables.
| N | variable | column density — densité de colonne per square metre |
| S_ν | variable | line flux density — spectral flux density joule per square metre per second per he |
| Δν | variable | line width — frequency interval hertz |
| Q | variable | rotational partition function — fonction de partition |
| T_rot | variable | rotational temperature — température kelvin |
| A_ul | variable | Einstein A coefficient — einstein a coefficient per second |
| Ω | variable | solid angle of source — solid angle steradian |
| h | variable | Planck constant — constante de Planck joule second |
| c | variable | speed of light — vitesse de la lumière metre per second |
| g_u | variable | degeneracy of upper level — dégénérescence |
| E_u | variable | energy of upper level — énergie joule |
| k | variable | Boltzmann constant — constante de Boltzmann joule per kelvin |
| N_i | variable | Number of particles in state i — nombre de particules |
| N | variable | Total number of particles — nombre de particules |
| g_i | variable | Degeneracy of state i — dégénérescence |
| E_i | variable | Energy of state i — énergie joule |
| T | variable | Absolute temperature — température kelvin |
| k | constante | Relates energy to temperature at the particle level — constante de Boltzmann = 1.380649e-23 joule per kelvin |
| e^{-E_i/kT} | opérateur | Exponential of the negative energy over kT — fonction exponentielle |
