Pauli-udelukkelsesprincip

Pauli-udelukkelsesprincip, 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 for lysemission fra atomer. Ekskluderingsprincippet er efterfølgende blevet generaliseret til at omfatte en hel klasse af partikler, hvoraf elektronen kun er et medlem.

Subatomære partikler falder i to klasser, baseret på deres statistiske opførsel. De partikler, som Pauli-udelukkelsesprincippet gælder for, kaldes fermioner; dem der ikke adlyder dette princip kaldes bosoner. Når det er i et lukket system, såsom et atom til elektroner eller en kerne til protoner og neutroner, fordeles fermioner, så en given tilstand kun optages af en ad gangen.

Partikler, der adlyder eksklusionsprincippet, har en karakteristisk værdi af spin eller iboende vinkelmoment; deres spin er altid et ulige heltal-multiplum af halvdelen. I den moderne opfattelse af atomer kan rummet omkring den tætte kerne betragtes som bestående af orbitaler eller regioner, der hver kun omfatter to forskellige tilstande. Pauli-udelukkelsesprincippet indikerer, at hvis en af disse tilstande er optaget af en elektron med den ene halvdel, kan den anden kun optages af en elektron med det modsatte omdrejningstal, eller den ene halvdel kan dreje negativt. Et orbital optaget af et par elektroner med modsat spin er fyldt: ikke flere elektroner kan komme ind i det, før et af parret forlader orbitalen. En alternativ version af udelukkelsesprincippet som anvendt på atomelektroner siger, at ingen to elektroner kan have de samme værdier af alle fire kvantetal.