pauliprinsippet

Ifølge pauliprinsippet kan identiske fermioner ikke være i samme kvantetilstand ved samme tid, det vil si at ikke alle kvantetallene kan være like.

Pauliprinsippet gjelder for partikler med halvtallig spinn (fermioner), men ikke for partikler med heltallig spinn (bosoner). Kvantemekanisk svarer dette til at et system av identiske fermioner må beskrives med en antisymmetrisk bølgefunksjon. En slik bølgefunksjon skifter fortegn ved ombytte av to av partiklene, siden bølgefunksjonen må være lik null hvis partiklene er i samme tilstand.

I statistisk fysikk beskrives partikler som følger pauliprinsippet ved fermistatistikk.

Pauliprinsippet ble formulert av Wolfgang Pauli i 1925 og er en del av spinn-statistikk-teoremet. Pauliprinsippet kan utledes i kvantefeltteori ved å anta at kausalitet må være tilfredsstilt i relativitetsteori. Kausalitet betyr at en fysisk hendelse må ha en årsak som ligger i fortiden til den fysiske hendelsen, på en slik måte at avstanden mellom årsaken og hendelsen i både rom og tid er forenlig med at lyshastigheten er den øvre grensen for hvor fort informasjon kan overføres.

Pauliprinsippet er av fundamental betydning for både strukturen til atomer og stabiliteten til materie. Siden elektroner er fermioner, kan elektronene i et atom ikke befinne seg i samme energinivå. I stedet må de fylle opp suksessivt høyere energitilstander. Dette beskrives av elektronskall-modellen.

Siden elektronene ifølge pauliprinsippet ikke kan befinne seg i samme energinivå og samme sted, må atomet følgelig ha et endelig volum. På den måten holdes materie stabilt, siden elektronene ikke kan falle ned i samme energitilstand og føre til en kollaps av atomvolumet.

• fermioner
• bosoner
• kvantefysikk
• bølgefunksjon
• kvantestatistikk