Principio de exclusión de Pauli
ley física: dos fermiones idénticos no pueden ocupar el mismo estado cuántico al mismo tiempo / De Wikipedia, la enciclopedia encyclopedia
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El principio de exclusión de Pauli es una regla de la mecánica cuántica, enunciada por Wolfgang Ernst Pauli en 1925. Establece que no puede haber dos fermiones en el mismo estado cuántico (esto es, con todos sus números cuánticos idénticos) dentro del mismo sistema cuántico.[1] Formulado inicialmente como principio, posteriormente se comprobó que era derivable de supuestos más generales: de hecho, es una consecuencia del teorema de la estadística del espín de 1940.[1]
En el caso de los electrones en los átomos, se puede afirmar lo siguiente: es imposible que dos electrones de un átomo polielectrónico tengan los mismos valores de los cuatro número cuántico: n, el número cuántico principal; , el número cuántico azimutal; m, el número cuántico magnético; y ms, el número cuántico de espín. Por ejemplo, si dos electrones residen en el mismo orbital, entonces sus valores de n, , y ml son iguales; por lo tanto su ms debe ser diferente, y así los electrones deben tener proyecciones de espín semientero opuestas de 1/2 y -1/2.
Las partículas con espín entero, o bosones, no están sujetas al principio de exclusión de Pauli: cualquier número de bosones idénticos puede ocupar el mismo estado cuántico, como ocurre, por ejemplo, con los fotones producidos por un láser o los átomos en un condensado de Bose-Einstein.
Una afirmación más rigurosa es que, en lo que respecta a la intercambio de dos partículas idénticas, la función de onda total (de muchas partículas) es antisimétrica para los fermiones, y simétrica para los bosones. Esto significa que si las coordenadas espaciales y de espín de dos partículas idénticas se intercambian, entonces la función de onda total cambia de signo para los fermiones y no cambia para los bosones.
Si dos fermiones estuvieran en el mismo estado (por ejemplo, el mismo orbital con el mismo espín en el mismo átomo), intercambiarlos no cambiaría nada y la función de onda total no cambiaría. La única manera de que la función de onda total cambie de signo, como se requiere para los fermiones, y que además permanezca inalterada es que esta función sea cero en todas partes, lo que significa que el estado no puede existir. Este razonamiento no se aplica a los bosones porque el signo no cambia.