Ero sivun ”Paulin kieltosääntö” versioiden välillä

Myöhemmin englantilainen [[Paul Dirac]] ja italialainen [[Enrico Fermi]] selittivät, miten Paulin kieltosääntö johtuu kvanttimekaniikan peruslaeista. Kieltosääntö seuraa siitä, että identtisten [[fermioni]]en [[aaltofunktio]]n on oltava antisymmetrinen kahden hiukkasen vaihdossa.

 

Koska elektronin [[spin]]kvanttiluku voi olla joko +1/2 tai −1/2, samalla [[orbitaali]]lla voi Paulin kieltosäännön mukaan olla enintään kaksi elektronia. Jos [[atomi]]n elektroneja kuvataan [[vety]]atomin orbitaalien [[kvanttiluku|kvanttiluvuilla]] ([[pääkvanttiluku]] ''n'', [[sivukvanttiluku]] ''l'', [[magneettinen kvanttiluku]] ''m_l'' ja spinkvanttiluku ''m_s''), kahdella saman atomin elektronilla ei voi olla samaa neljän kvanttiluvun yhdistelmää. Esimerkiksi [[litium]]in perustilan [[elektronikonfiguraatio]] on 1s²2s¹. Kaksi ensimmäistä elektronia täyttävät 1s-orbitaalin (''n'' = 1, ''l'' = 0, ''m_l'' = 0), kun ne asettuvat sille vastakkaisin spinein (''m_s'' = +1/2 ja ''m_s'' = −1/2). Kolmas elektroni sijoittuu 2s-orbitaalille (''n'' = 2, ''l'' = 0, ''m_l'' = 0, ''m_s'' = +1/2 tai ''m_s'' = −1/2). Paulin kieltosäännön vuoksi kaikki elektronit eivät voi asettua [[energia]]ltaan alimmalle 1s-orbitaalille.

 

Paulin kieltosäännön keskeisiä seurauksia on myös fermionikaasun sisäinen [[paine]]. Koska kaksi fermionia ei voi olla täsmälleen samassa tilassa, niiden välillä on statistinen repulsio eli ne kokevat ylimääräisen hylkimisvoiman. Tämän takia tavallinen aine ei puristu rajattomasti kasaan. Tällä paineella on erityistä merkitystä muun muassa luhistuvissa tähdissä. Elektronikaasun paine riittää estämään [[valkoinen kääpiö|valkoisen kääpiön]] kasaan luhistumisen. [[Neutronitähti|Neutronitähdessä]] puolestaan neutronikaasun paine estää tähden luhistumisen [[musta aukko|mustaksi aukoksi]].

 

{{Viitteet}}

 

[[Luokka:Kvanttimekaniikka]]