Принцип заборони паулі

Відео: Елементарні частинки | узагальнений принцип Паулі

Принцип заборони Паулі (або принцип заборони Паулі) - квантово-механічний принцип, згідно з яким в багаточасткових системі невзаимодействующих фермионов, ніякі дві частинки не можуть описуватися одночасткових хвильовими функціями з однаковим набором всіх квантових чисел.
Принцип був сформульований Вольфгангом Паулі в 1925 році. Він є наслідком принципу тотожні частинки (або принципу тотожності частинок).
Ферміони характеризуються тим, що їх хвильові функції антисиметрична щодо перестановки ідентичних частинок. Щоб забезпечити антисиметричність, хвильову функцію системи багатьох фермионов зазвичай будують за допомогою детермінанта Слейтера, використовуючи певний набір одночасткових хвильових функцій. З цих одночасткових функцій не може бути двох однакових, бо в властивостями визначника при двох однакових рядках або стовпцях визначник дорівнює нулю.


При побудові стану багаточасткових квантовомеханічною системи з одноелектронних станів два електрона не можуть перебувати в однаковому стані. Основному спінова підсистема незалежна від координатної, тому, з огляду на дві можливі проекції спина, один орбітальний стан можуть займати два електрони з протилежними спинами. Електронні конфігурації атомів і молекул будуються з урахуванням цього фактора. Наприклад, для атома літію, який має три електрона, електронна конфігурація 1s 2 2s 1, тобто два електрона (з різними спинами) займають внутрішню 1s-орбіталь, а третій електрон знаходиться на зовнішній 2s-орбіталі.
Загалом, атоми можуть мати 2 електрона на s-орбіталях, 6 електронів на p-орбіталях, 10 електронів на d-орбіталях і т.д., чим пояснюється структура періодичної системи елементів.
Принцип Паулі формально означає неявну взаємодія в невзаимодействующих системі, оскільки знаючи стан однієї частинки, точно відомо, що ніяка інша частка не знаходиться в цьому стані (особливо яскраво це проявляється, якщо всього 2 частки в системі, як два електрона на 1s-орбіталі).
Розглянемо два електрона, просторові координати яких збігаються, тоді якщо спінові координати теж збігаються (спини сонаправлени), то електрони не можуть знаходитися в одній точці, але якщо спини спрямовані в протилежні сторони, то електрони можуть знаходитися в одній точці простору.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!