Gyorskeresés

A Pauli-féle kizárási elv (Pauli-elv) 4561

A Pauli-elv csak feles spinű részecskékre vonatkozik. Ezeket a fermionoknak is hívjuk, közéjük tartozik az elektron, a proton és a neutron is (velük szemben a barionok spinje egész, például ilyen a foton vagy a deuteron).

A Pauli elv-szerint egy atomban nem lehet két elektron minden kvantumszáma azonos, vagyis legalább egy kvantumszámában különböznie kell mindegyik elektronnak mindegyik másiktól. A Pauli-elv miatt kénytelenek az elektronok egyre magasabb energiájú pályákon elhelyezkedni annak ellenére, hogy szeretnék a potenciális energiájukat minimalizálni. Ha nem lenne ez a tiltó szabály, akkor egy atommag körül az összes elektron a "legalsó", legalacsonyabb energiájú pályán zsúfolódna össze.

A Pauli-elv következménye, hogy a testek nem tudnak átfedésbe kerülni egymással. Példák:

  • A cipótalpunk és a padló között ébredő nyomóerő, ahogy minden efféle nyomóerő a Pauli elv-következménye
  • két vízsugár nem tudja akadálytalanul kereszteni egymást, hanem szétfröccsennek. Ezzel szemben az egész spinű fotonokból álló fénysugarak egymást nem zavarva képesek keresztezni egym,ás útját
  • a fúzió, vagy bármi más hőtermelő folyamat kimerülésével a nem elég nagy tömegű csillagmagok összehúzódását megállítja a Pauli-elv: a a túl sűrűn összezsúfolódó részecskék lényegében azonos helyen vannak, de ekkor a kvantumszámaiknak (legalább egy esetben) különbözniük kellene. Ez olyan hatású, mintha a Pauli-elv az egymáshoz közeledő részecskék között taszítóerőként hatna, aminek egységnyi felületre eső hányada a Pauli-nyomás. A fehér törpékben az elektronok Pauli-nyomása, neutroncsillagokban a neutronoké akadályozza meg a gravitációt, hogy összeroppantsa még kisebbre a csillagmagot.

A Start Wars legendás jelenete, amikor a Halálcsillag lézernyalábjai egyesülve összeadják energiáikat, bár igen látványos, a fizika szempontból képzavar. Ugyanis ekkor a lézernyalábok (feles spinű) vízsugár módjára nem képesek áthatolni egymáson, pedig a lézernyaláb egész spinű részecskékből, azaz bozonokból, azon belül konkrétan fotonokból áll: