کلمه جو
صفحه اصلی

اصل طرد پاولی

دانشنامه عمومی

قاعده پاولی یا قاعده غیر امکان یا اصل طرد پاولی اصلی در مکانیک کوانتومی است که ولفگانگ پاولی فیزیک دان اتریشیی/سوئیسی در سال ۱۹۲۵ بیان کرد. این قاعدهٔ بسیار مهم می گوید که در یک سیستم کوانتومی، دو یا چند فرمیون همسان (مثلاً دو الکترون) نمی توانند همزمان حالت کوانتومی یکسانی داشته باشند. برای الکترون های یک اتم، این اصل می گوید که چهار عدد کوانتومی هیچ دو الکترونی یکی نیست، یعنی مثلاً اگر n, l و ml دو الکترون یکی باشد، ms به ناچار برای آن دو متفاوت خواهد بود (یعنی دو الکترون اسپینهای مخالف خواهند داشت).
Shankar, R. , Principles of Quantum Mechanics, 2nd edition (Plenum, ۱۹۹۴)
Sakurai, J. J. (1967). Advanced Quantum Mechanics. Addison Wesley. ISBN 0-201-06710-2.
این اصل در شکل دقیق تر خود می گوید که تابع موج کلی برای دو فرمیون حتماً باید پادمتقارن باشد.از نتایج مهم این قاعده این است که برای فرمیون ها هیچ چگالشی وجود ندارد (مقایسه شود با چگالش بوز-اینشتین).
اصل طرد پاولی یکی از مهم ترین اصل های فیزیک است، زیرا هر سه نوع ذره ای که مادهٔ معمولی از آن ساخته شده است --الکترونها، پروتونها و نوترونها—از این اصل پیروی می کنند. به همین دلیل، همه ذرات مادی فضا اشغال می کنند. اصل طرد پاؤلی توضیح دهندهٔ بسیاری از ویژگی های ماده است؛ از پایداری مواد در مقیاس بزرگ گرفته تا وجود جدول تناوبی عناصر.
همهٔ فرمیونها اسپین نیمه صحیح دارند، یعنی تکانه زاویه ای ذاتی ای دارند که مقدارش برابر با ℏ = h / 2 π {\displaystyle \hbar =h/2\pi }   (ثابت پلانک تقسیم بر ۲π) ضرب در یک عدد نیمه صحیح (۱/۲, ۳/۲, ۵/۲,...) است. بر اساس شکل کلی اصل طرد پاولی، تابع موج فرمیون ها پادمتقارن است. در مقابل، ذراتی که اسپین صحیح دارند بوزون نامیده می شوند و تابع موج متقارن دارند. اصل طرد پاؤلی برای بوزون ها برقرار نیست و در نتیجه چندین بوزون می توانند حالت کوانتومی یکسانی داشته باشند (مثلاً چگالش بوز-اینشتین را ببینید). فوتونها، بوزون های W و Z، و جفت های کوپر نمونه ای از بوزونها هستند.


کلمات دیگر: