Pauli-ekskluderingsprinsipp

Pauli-ekskluderingsprinsipp, påstand om at ikke to elektroner i et atom kan være samtidig i samme tilstand eller konfigurasjon, foreslått (1925) av den østerrikske fysikeren Wolfgang Pauli for å redegjøre for de observerte mønstrene for lysutslipp fra atomer. Utelukkelsesprinsippet er senere blitt generalisert til å omfatte en hel klasse partikler som elektronet bare er ett medlem av.

Subatomære partikler faller i to klasser, basert på deres statistiske oppførsel. Partiklene som Pauli-utelukkelsesprinsippet gjelder for, kalles fermioner; de som ikke adlyder dette prinsippet kalles bosoner. Når det er i et lukket system, for eksempel et atom for elektroner eller en kjerne for protoner og nøytroner, fordeles fermioner slik at en gitt tilstand bare er okkupert av en om gangen.

Partikler som adlyder eksklusjonsprinsippet har en karakteristisk verdi av spinn, eller egenvinkelmoment; deres spinn er alltid et oddetallsnummer på halvparten. I det moderne synet på atomer kan rommet rundt den tette kjernen betraktes som bestående av orbitaler, eller regioner, som hver kun består av to forskjellige tilstander. Pauli-utelukkelsesprinsippet indikerer at hvis en av disse tilstandene er okkupert av et elektron med halvparten av spinnet, kan det andre bare okkuperes av et elektron med motsatt spinn, eller spinn negativ halvparten. En bane okkupert av et par elektroner med motsatt rotasjon er fylt: ingen flere elektroner kan komme inn i den før et av paret forlater banen. En alternativ versjon av ekskluderingsprinsippet som brukes på atomelektroner, sier at ingen to elektroner kan ha de samme verdiene på alle fire kvantetall.