Pauliho vylučovací princip
From Wikipedia, the free encyclopedia
Pauliho vylučovací princip je princip kvantové mechaniky, který říká, že žádné dva nerozlišitelné fermiony nemohou být ve stejném kvantovém stavu. Tento princip formuloval v roce 1925 fyzik Wolfgang Pauli. Jedná se o jedno ze základních pravidel fyziky, protože mezi fermiony, pro které pravidlo platí, patří protony, neutrony a elektrony, ze kterých je složena veškerá hmota.
Částice podléhající Pauliho vylučovacímu principu se nazývají fermiony. To jsou všechny částice, které tvoří hmotu (kvarky – u, d, c, s, t, b; leptony – elektron, mion, tauon, e. neutrino, m. neutrino a t. neutrino; a baryony – složené částice – nukleony (proton, neutron) a hyperony – Δ, Λ, Σ a Ω). Všechny fermiony mají poločíselný spin, což znamená, že mají vnitřní moment hybnosti, jehož hodnota je (redukovaná Planckova konstanta) krát polovina lichého celého čísla (1/2, 3/2, 5/2, atd.). V kvantové mechanice je stav systému složeného z nerozlišitelných fermionů popisován pomocí vlnové funkce antisymetrizované přes jednočásticové stavy těchto nerozlišitelných fermionů.
Částice, které nejsou fermiony, se nazývají bosony. Ty mají celočíselný spin a mohou sdílet kvantové stavy. Systémy z nich složené jsou (na rozdíl od fermionických systémů) popisovány symetrizovanou vlnovou funkcí. Příkladem bosonu může být např. foton nebo bosony W a Z.
Příkladem aplikace Pauliho vylučovacího principu (a původním motivem pro jeho zavedení) je plnění atomového obalu elektrony: v elektronovém obalu daného atomu může být v konkrétním kvantovém stavu popsaném kvantovými čísly n, l, m, s nejvýše jeden elektron (neboli v daném kvantovém stavu nemohou existovat dva elektrony současně. Každé dva elektrony v obalu se liší v hodnotě alespoň jednoho kvantového čísla).