包立不相容原理

包立不相容原理

ciple),也稱泡利原理,是一個重要的量子力學原理。 套用範圍泡利不相容原理對所有費米子(其自旋數為半數的粒子)有效。 玻子遵守玻色-愛因斯坦統計,泡利不相容原理對它們無效。

泡利不相容原理(Pauli Exclusion Principle),也稱泡利原理,是一個重要的量子力學原理。它是由沃爾夫岡·泡利1925年通過實驗觀察總結出來的。

狹義

最初泡利是在總結原子構造時提出一個原子中沒有任何兩個電子可以擁有完全相同的量子態

電子對-內部結構模型圖電子對-內部結構模型圖

解釋

假如將任何兩個粒子對調後波函式的值的符號改變的話,那么這個波函式就是完全反對稱的。這說明兩個費米子在同一個系統中永遠無法占據同一量子態。由於所有的量子粒子是不可區分的,假如兩個費米子的量子態完全相同的話,那么在將它們對換後波函式的值不應該改變。這個悖論的唯一解是該波函式的值為零:Ψ = − Ψ,既Ψ = 0。
比如在上面的例子中假如兩個粒子的位置波函式一致的話(),那么它們的自旋波函式必須是反對稱的,也就是說它們的自旋必須是相反的。

套用範圍

泡利不相容原理對所有費米子(其自旋數為半數的粒子)有效。費米子遵循費米-狄拉克統計
自旋為整數的粒子被稱為玻色子。玻子遵守玻色-愛因斯坦統計,泡利不相容原理對它們無效。玻子可以占據相同的量子態。

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