Принцип виключення Паулі
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
 |
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її. |
Принцип виключення Паулі — квантово-механічний принцип, згідно з яким у багаточастинковій системі невзаємодіючих ферміонів, жодні дві частки не можуть описуватися одночастковими хвильовими функціями із однаковим набором усіх квантових чисел.
Принцип був сформульований Вольфгангом Паулі в 1925 році. Він є наслідком принципу нерозрізнюваності часток (або принципу тотожності частинок).
Ферміони характеризуються тим, що їхні хвильові функції антисиметричні щодо перестановки ідентичних частинок. Щоб забезпечити антисиметричність, хвильову функцію системи багатьох ферміонів зазвичай будують за допомогою детермінанта Слейтера, використовуючи певний набір одночастинкових хвильових функцій. Середи цих одночастинкових функцій не може бути двох однакових, бо згідно з властивостями визначника при двох однакових рядках чи стовпчиках визначник дорівнює нулю.
Зміст |
[ред.] Наслідок для атомів, молекул та твердих тіл
При побудові стану багаточасткової квантовомеханічної системи із одноелектронних станів два електрони не можуть знаходитися в одинаковому стані. Здебільшого спінова підсистема незалежна від координатної, тож, враховуючи дві можливі проекції спіна, один орбітальний стан можуть займати два електрони із протилежними спінами. Електронні конфігурації атомів і молекул будуються з врахуванням цього фактора. Наприклад, для атома літію, який має три електрони, електронна конфігурація 1s22s1, тобто два електрони (з різними спінами) займають внутнішню 1s-орбіталь, а третій електрон перебуває на зовнішній 2s-орбіталі.
Загалом, атоми можуть мати 2 електрони на s-орбіталях, 6 електронів на p-орбіталях, 10 електронів на d-орбіталях, тощо, чим пояснюється структура періодичної системи елементів.
[ред.] Цікаво
Принцип Паулі формально означає неявну взаємодію у невзаємодіючій системі, оскільки знаючи стан однієї частинки, точно відомо, що ніяка інша частинка не перебуває у цьому стані (особливо яскраво це проявляється, якщо всього 2 частинки у системі, як два електрони на 1s-орбіталі).
Розглянемо два електрони, просторові координати яких співпадать, тоді якщо спінові координати теж співпадають (спіни співнапрямлені), то електрони не можуть перебувати в одній точці, але якщо спіни напрямлені у протилежні сторони, то електрони можуть знаходитися в одній точці простору!
