عرض مصدر مبدأ استبعاد باولي

[[ملف:Wolfgang Pauli ETH-Bib Portr 01042.jpg|تصغير|200بك|يسار]]
{{مقدمة ميكانيكا الكم}}

'''مبدأ استبعاد باولي''' هو أحد مبادئ [[ميكانيكا الكم]]، وينص على أنه لا يمكن لاثنين من [[فرميون|الفيرميونات]] (وهي الجسيمات نصفية [[لف مغزلي|الدوران المغزلي]]) أن يحتلا نفس [[حالة كمومية|الحالة الكمومية]]. وقد قام بصياغة هذا المبدأ العالم الفيزيائي النمساوي [[ولفجانج باولي|فولفجانج باولي]] عام 1925.

فعلى سبيل المثال، لا يمكن [[إلكترون|لإلكترونين]] في ذرة واحدة أن يكون لهم ذات [[عدد كمي|أعداد الكم]] الأربعة؛ فإذا كان ''n''، و''{{ell}}''، و''m<sub>{{ell}}</sub>'' متشابهين بين إلكترونين أو أكثر، فإن ''m<sub>s</sub>'' يجب أن يكون مختلفاً بمعنى أن كل واحد منهم يدور باتجاه معاكس للآخر، وهكذا.

أما الجسيمات صحيحة الدوران المغزلي، مثل [[بوزون|البوزونات]]، فهي لا تخضع لمبدأ باولي للاستبعاد: أي عدد من البوزونات يمكن أن يحتل نفس الحالة الكمومية، مثل الفوتونات التي ينتجها [[ليزر|الليزر]] أو [[تكاثف بوز-أينشتاين|مكثفات بوز-آينشتاين]].

== القانون ==
:<math> |\psi_1, \psi_2\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}} \Big( |\psi_1\rangle|\psi_2\rangle - |\psi_2\rangle|\psi_1\rangle \Big). </math>

:

:<math> |\psi_1, \psi_2\rangle = 0. </math>

== مقدمة عن تاريخ باولي ==
يحكم مبدأ استبعاد باولي سلوك جميع الفيرميونات، إلا أن البوزونات لا تخضع لهذا المبدأ. والفيرميونات هي الجسيمات الأولية مثل [[كوارك|الكواركات]] (الجسيمات المكونة [[بروتون|للبروتونات]] [[نيوترون|والنيوترونات]])، والإلكترونات [[نيوترينو|والنيوترينوات]]. إضافة إلى ذلك، تعتبر البروتونات والنيوترونات (الجسيمات دون الذرية المكونة من ثلاثة كواركات) وبعض [[ذرة|الذرات]] فيرميونات، وتخضع لمبدأ الاستبعاد. وتملك الذرات دوراناً محصلاً مختلفاً، وهو ما يحدد ما إذا كانت فيرميونات أو بوزونات، فعلى سبيل المثال [[هيليوم|الهيليوم-3]] عدده الدوراني هو ½ وبذلك يعتبر فيرميون، وفي نفس الوقت فإن الهيليوم-4 عدده الدوراني هو 0 وبذلك فهو بوزون. وعلى هذا النحو، فإن مبدأ الاستبعاد يحدد خصائص الكثير من المواد، من المستوى المرئي، إلى السلوك الكيميائي للذرات.

تعني كلمة «نصفية الدوران المغزلي» أن قيمة [[زخم زاوي|الزخم الزاوي]] للفيرميونات تساوي (<math>\hbar = h/2\pi</math>) ([[ثابت بلانك]] المصغر) مضروباً بنصف عدد صحيح (1/2، 3/2، 5/2.. إلخ). توصف الفيرميونات في نظرية ميكانيكا الكم على أنها حالات غير متماثلة. وفي المقابل، فإن الجسيمات صحيحة الدوران المغزلي (البوزونات) لديها دالة موجية متماثلة؛ أي أنها يمكن أن تحتل نفس [[حالة كمومية|الحالة الكمومية]] على عكس الفيرميونات. وتشمل البوزونات على الفوتونات، وأزواج كوبر المسؤولة عن [[موصلية فائقة|الموصلية الفائقة]]، وبوزونات W وZ. وتأخذ الفيرميونات اسمها من التوزيع الإحصائي لفيرمي-ديراك، وتأخذ البوزونات اسمها من توزيع بوز-آينشتاين.

== تاريخ ==
في أوائل القرن العشرين، أصبح من الواضح أن الذرات [[جزيء|والجزيئات]] التي تحتوي على عدد زوجي من الإلكترونات مستقرة أكثر من تلك التي تحتوي على عدد فردي من الإلكترونات. ويشير المقال الشهير الذي سمي «الذرة والجزيء» لجلبرت لويس عام 1916، أن الذرات تميل إلى امتلاك عدد زوجي من الإلكترون وخاصة ثمانية إلكترونات والتي تترتب بشكل متناظر في الزوايا الثمانية للمكعب (انظر: [[ذرة مكعبة]]). وفي عام 1919 اقترح الكيميائي [[إرفينغ لانغموير|إرفينج لانجموير]] أن [[الجدول الدوري]] يمكن تفسيره على أساس أن الإلكترونات ترتبط في الذرة بطريقة ما. واعتقد أن مجموعات من الإلكترونات تحتل حيزاً حول النواة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
 | الأخير=Langmuir
 | الأول=Irving
 | عنوان=The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules
 | صحيفة=Journal of the American Chemical Society
 | سنة=1919
 | المجلد=41
 | العدد=6
 | صفحات=868–934
 | مسار=http://www.physics.kku.ac.th/estructure/files/Langmuir_1919_AEA.pdf
 | تاريخ الوصول=2008-09-01
 | doi=10.1021/ja02227a002
 | تاريخ أرشيف=30 مارس 2012
 | مسار أرشيف=https://www.webcitation.org/66YZ6UWkA?url=http://www.physics.kku.ac.th/estructure/files/Langmuir_1919_AEA.pdf
 | حالة المسار=dead
 }}</ref> وفي عام 1922، حدث [[نيلز بور]] نموذجه الذري بافتراض أن عدداً معيناً من الإلكترونات (مثل 2 و 8 و 18) يتفق مع استقرار المدارات المغلقة.

بحث باولي للحصول على تفسير لهذه الأرقام، التي كانت في البداية مجرد أرقام تجريبية. وفي نفس الوقت كان يحاول أيضاً تفسير النتائج التجريبية [[تأثير زيمان|لتأثير زيمان]] في [[خط طيفي|الطيف الذري]] وتفسير [[مغناطيسية حديدية|الفيرومغناطيسية]]. وقد وجد في عام 1924 المفتاح لحل اللغز من خلال أوراق Edmund C. Stoner التي أشارت إلى أنه لقيمة معينة من [[عدد كم رئيسي|عدد الكم الرئيسي]] (n)، فإن عدد مستويات الطاقة لإلكترون واحد في أطياف الفلزات القلوية في [[حقل مغناطيسي|مجال مغناطيسي]] خارجي، مساوية لعدد الإلكترونات في المدار المغلق [[غاز نبيل|للغازات الخاملة]] لنفس القيمة من العدد (n). وقد أدى هذا إلى أن يدرك باولي أن هذه الأرقام المعقدة للإلكترونات في المدارات المغلقة يمكن اقتصارها على القاعدة البسيطة التي تنص على أن الإلكترون له حالة خاصة، إذا تم تعريف حالة الإلكترون باستخدام أربعة أرقام. ولهذه الغاية فقد وضع عدداً كمياً جديداً ذو قيمتين، وسمي عدد الدوران للإلكترون من قبل سامويل جودسميت وجورج أولنبك.

== مراجع ==
{{مراجع}}
{{ميكانيكا الكم}}
{{معرفات مركب كيميائي}}
{{ضبط استنادي}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|الكيمياء|ميكانيكا الكم}}

[[تصنيف:مبدأ استبعاد باولي|*]]
[[تصنيف:إلكترونيات دورانية]]
[[تصنيف:ترابط كيميائي]]
[[تصنيف:مفاهيم علمية المسمى]]
[[تصنيف:مفاهيم فيزيائية]]