Pauli-udelukkelsesprincippets fysik

Pauli-ekskluderingsprincippet, påstand om, at ingen to elektroner i et atom kan være på samme tid i samme tilstand eller konfiguration, foreslået (1925) af den østrigske fysiker Wolfgang Pauli for at redegøre for de observerede mønstre af lysemission fra atomer. Efterfølgende er eksklusionsprincippet blevet generaliseret til at omfatte en hel klasse af partikler, hvori elektronet kun er et medlem.

Subatomiske partikler falder i to klasser baseret på deres statistiske opførsel. De partikler, som Pauli-ekskluderingsprincippet finder anvendelse på, kaldes fermioner; dem, der ikke overholder dette princip, kaldes bosoner. Når man befinder sig i et lukket system, såsom et atom for elektroner eller en kerne til protoner og neutroner, fordeles fermioner, så en given tilstand kun optages af én ad gangen.

Partikler, der adlyder udelukkelsesprincippet, har en karakteristisk værdi af spin eller iboende vinkelmoment; deres spin er altid et ulige heltal-multipel på halvdelen. I det moderne syn på atomer kan rummet, der omgiver den tætte kerne, betragtes som bestående af orbitaler eller regioner, der hver især kun består af to forskellige tilstande. Pauli-ekskluderingsprincippet indikerer, at hvis en af ​​disse tilstande er besat af en elektron med spin halvdelen, kan den anden kun besættes af et elektron med modsat spin eller spin negativ halvdel. En orbital besat af et par elektroner med modsat drejning fyldes: ikke flere elektroner må komme ind i det, før et af paret fraflytter orbitalen. En alternativ version af ekskluderingsprincippet, som anvendes til atomelektroner, siger, at ingen to elektroner kan have de samme værdier for alle fire kvanttal.