Принцип запрета Паули

Принцип запрета Паули (или принцип запрета Паули) – квантово-механический принцип, согласно которому в многочастичных системе невзаимодействующих фермионов, никакие две частицы не могут описываться одночастичных волновыми функциями с одинаковым набором всех квантовых чисел.
Принцип был сформулирован Вольфгангом Паули в 1925 году. Он является следствием принципа Тождественные частицы (или принципа тождественности частиц).
Фермионы характеризуются тем, что их волновые функции антисимметрична относительно перестановки идентичных частиц. Чтобы обеспечить антисимметричность, волновую функцию системы многих фермионов обычно строят с помощью детерминанта Слейтера, используя определенный набор одночастичных волновых функций. Из этих одночастичных функций не может быть двух одинаковых, ибо в свойствами определителя при двух одинаковых строках или столбцах определитель равен нулю.
При построении состояния многочастичных квантовомеханической системы с одноэлектронных состояний два электрона не могут находиться в одинаковом состоянии. Основном спиновая подсистема независимая от координатной, поэтому, учитывая две возможные проекции спина, один орбитальный состояние могут занимать два электрона с противоположными спинами. Электронные конфигурации атомов и молекул строятся с учетом этого фактора. Например, для атома лития, который имеет три электрона, электронная конфигурация 1s 2 2s 1, т.е. два электрона (с разными спинами) занимают внутреннюю 1s-орбиталь, а третий электрон находится на внешней 2s-орбитали.
В общем, атомы могут иметь 2 электрона на s-орбиталях, 6 электронов на p-орбиталях, 10 электронов на d-орбиталях и т.д., чем объясняется структура периодической системы элементов.
Принцип Паули формально означает неявную взаимодействие в невзаимодействующих системе, поскольку зная состояние одной частицы, точно известно, что никакая другая частица не находится в этом состоянии (особенно ярко это проявляется, если всего 2 частицы в системе, как два электрона на 1s-орбитали).
Рассмотрим два электрона, пространственные координаты которых совпадают, тогда если спиновые координаты тоже совпадают (спины сонаправлена), то электроны не могут находиться в одной точке, но если спины направлены в противоположные стороны, то электроны могут находиться в одной точке пространства.