泡利不相容原理 编辑
量子力学里,泡利不容原理表明,两个全同粒子费米子不能处于相同的量子态。这原理是由沃尔夫冈·泡利于1925年通过分析实验结果得到的结论。例如,由于电子是费米子,在一个原子里,每个电子都拥有独特的一组量子数



n
,

,

m




,

m

s




{\displaystyle n,\ell ,m_{\ell },m_{s}}

,两个电子各自拥有的一组量子数不能完全相同,假若它们的主量子数



n


{\displaystyle n}

角量子数






{\displaystyle \ell }

磁量子数




m






{\displaystyle m_{\ell }}

分别相同,则自旋




m

s




{\displaystyle m_{s}}

必定不同,它们必定拥有相反的自旋磁量子数。换句话说,处于同一原子轨域的两个电子必定拥有相反的自旋方向。
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电子是一种带有电荷的次原子粒子,通常标记为e。电子是代轻子,以重力、电磁力和弱核力与其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子,根据泡利不相容原理,任何两个电子都不能处于同样的量子态。电子的反粒子是正电子,其质量、自旋、带电量大小都与电子相同,但是电量正负性与电子相反。电子与正电子会因碰撞而互相湮灭,并在这过程中,生成一对以上的光子。
沃尔夫冈·欧内斯特·泡利,奥地利理论物理学家,是量子力学研究先驱者之一。1945年,在爱因斯坦的提名下,他因泡利不相容原理而获得诺贝尔物理学奖。泡利不相容原理涉及自旋理论,是理解物质结构乃至化学的基础。
费米凝聚:类似于玻色-爱因斯坦凝聚态,由大量费米子占据同一量子态形成。由于泡利不相容原理,不同的费米子不能占据同一量子态,因此费米子不能像玻色子那样直接形成玻色-爱因斯坦凝聚态。不过科学家把两个费米子结合在一起成为具有玻色子性质的“费米子对”即库柏对,这样使费米子对冷凝,成为费米凝聚。
费米-狄拉克统计,简称费米统计或 FD 统计,是统计力学中描述由大量满足泡利不相容原理的费米子组成的系统中粒子分处不同量子态的统计规律。该统计规律的命名源于恩里科·费米和保罗·狄拉克,他们分别独立地发现了该统计律。不过费米在数据定义比狄拉克稍早。
电子简并压强是由泡利不相容原理产生的力,说明两个费米子不能同时占有相同的量子态,这种力量也是物质可以被压缩的极限。在恒星物理中,这是一个很重要的物理度量,因为它造就白矮星的存在。
在核物理与核化学中,核壳层模型是一个利用泡利不相容原理的结构来描述的原子核的能量级别的一个模型。此种模型与电子轨域模型略不同:核子的角动量量子数可大于或等于主量子数,而后在1949年核壳层模型由几个物理学家研究及提出,最主要的几个人是尤金·维格纳、玛丽亚·格佩特-梅耶和约翰内斯·延森,由于发现核壳层模型理论和对称性原理,因此于1963年被授予诺贝尔物理学奖。
沃尔夫冈·欧内斯特·泡利,奥地利理论物理学家,是量子力学研究先驱者之一。1945年,在爱因斯坦的提名下,他因泡利不相容原理而获得诺贝尔物理学奖。泡利不相容原理涉及自旋理论,是理解物质结构乃至化学的基础。
沃尔夫冈·欧内斯特·泡利,奥地利理论物理学家,是量子力学研究先驱者之一。1945年,在爱因斯坦的提名下,他因泡利不相容原理而获得诺贝尔物理学奖。泡利不相容原理涉及自旋理论,是理解物质结构乃至化学的基础。
沃尔夫冈·欧内斯特·泡利,奥地利理论物理学家,是量子力学研究先驱者之一。1945年,在爱因斯坦的提名下,他因泡利不相容原理而获得诺贝尔物理学奖。泡利不相容原理涉及自旋理论,是理解物质结构乃至化学的基础。
沃尔夫冈·欧内斯特·泡利,奥地利理论物理学家,是量子力学研究先驱者之一。1945年,在爱因斯坦的提名下,他因泡利不相容原理而获得诺贝尔物理学奖。泡利不相容原理涉及自旋理论,是理解物质结构乃至化学的基础。