Pauli uitsluitingsprincipe

Pauli-uitsluitingsprincipe, bewering dat er geen twee elektronen in een atoom tegelijk kunnen zijn in dezelfde staat of configuratie, voorgesteld (1925) door de Oostenrijkse natuurkundige Wolfgang Pauli om de waargenomen patronen van lichtemissie van atomen te verklaren. Het uitsluitingsprincipe is vervolgens gegeneraliseerd om een hele klasse van deeltjes te omvatten waarvan het elektron slechts één lid is.

Subatomaire deeltjes vallen in twee klassen op basis van hun statistische gedrag. De deeltjes waarop het Pauli-uitsluitingsprincipe van toepassing is, worden fermionen genoemd; degenen die dit principe niet gehoorzamen, worden bosonen genoemd. In een gesloten systeem, zoals een atoom voor elektronen of een kern voor protonen en neutronen, worden fermionen zo verdeeld dat een bepaalde toestand door slechts één tegelijk wordt ingenomen.

Deeltjes die aan het uitsluitingsprincipe voldoen, hebben een karakteristieke waarde van spin, of intrinsiek impulsmoment; hun draai is altijd een oneven geheel getal van een veelvoud van de helft. In de moderne opvatting van atomen kan de ruimte rond de dichte kern worden gezien als bestaande uit orbitalen of regios, die elk slechts twee verschillende toestanden bevatten. Het Pauli-uitsluitingsprincipe geeft aan dat, als een van deze toestanden wordt bezet door een elektron met een spinhelft, de andere mogelijk alleen wordt bezet door een elektron met een tegengestelde spin, of een negatieve spinhelft. Een baan die wordt ingenomen door een paar elektronen met een tegengestelde spin, is gevuld: er mogen geen elektronen meer in komen totdat een van de paar de baan verlaat. Een alternatieve versie van het uitsluitingsprincipe zoals toegepast op atomaire elektronen stelt dat geen twee elektronen dezelfde waarden van alle vier de kwantumgetallen kunnen hebben.