principio de exclusion de Pauli
Históricamente el principio de exclusión de
Pauli fue formulado para explicar la estructura atómica y la organización de la
tabla periódica, y consistía en imponer una restricción sobre la distribución
de los electrones en los diferentes estados cuánticos. Posteriormente, el
análisis de sistemas de partículas idénticas llevó a la conclusión de que
cualquier estado debía tener una simetría bajo intercambio de partículas
peculiar, lo cual implicaba que existían dos tipos de partículas: Fermiones,
que satisfarían el principio de Pauli, y bosones, que no lo satisfarían.
El principio
de exclusión de Pauli estipula que dos Fermiones no
pueden ocupar el mismo estado cuántico dentro del mismo sistema
al mismo tiempo, mientras que para el caso de los electrones estipula que es
imposible para 2 electrones en un mismo átomo tener los mismos 4 valores para
los números cuánticos, donde esos 4 números
incluyen el número cuántico principal, el número cuántico de momento angular,
el número cuántico magnético y por último, el número cuántico de espín. Como se
ha dicho, el principio de exclusión de Pauli solo es aplicable a Fermiones ,
esto es, partículas que forman estados cuánticos antisimétricos y que
tienen espínsemientero.
Son Fermiones, por ejemplo, los electrones y
los quarks (estos
últimos son los que forman los protones y los neutrones). En cambio, partículas
como el fotón,
y el (hipotético) gravitón, no obedecen a este principio, ya que son bosones,
esto es, forman estados cuánticos simétricos y tienen espín entero. Como
consecuencia, una multitud de fotones puede estar en un mismo estado cuántico
de partícula, como en los láseres.
Es sencillo
derivar el principio de Pauli, basándonos en el teorema espín-estadístico
aplicado a partículas idénticas. Los Fermiones de la
misma especie, forman sistemas con estados
totalmente antisimétricos, lo que para el caso de dos partículas significa que:
https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8d8353c4366dd1d78893c3da7f689a76521db027 |
La permutación de una partícula por otra, invierte el signo de la función que describe al sistema. Si las dos partículas ocupan el mismo estado cuántico el estado del sistema completo es entonces :
https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1123fb0d4e731ddde365b540f0a6199a81f8837e |
https://www.google.com/search?q=principio+de+exclusi%C3%B3n+de+pauli&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiGq-eByevhAhWFr1kKHY0OB0QQ_AUIDigB&biw=1517&bih=694#imgrc=fNdieij-3M7rnM: |
Comentarios
Publicar un comentario