Nauki przyrodnicze
MENU
STRONA GŁÓWNA
Przyroda polska
Zdjęcia natury
Fizyka teoretyczna
Biologia teoretyczna
Biochemia
Biologia molekularna
Ornitologia
Rośliny Polski
Botanika
Zoologia
Internetowe ZOO
Związki czynne roślin
Pierwiastki
chemiczne
Chemia nieorg.
Chemia organiczna
Ciekawostki
biologiczne
Ciekawostki
fizyczne
Ciekawostki
chemiczne
Ciekawe książki
Ciekawe strony www
Słownik

INFO
INFO O AUTORZE
KONTAKT

Do działu: FIZYKA TEORETYCZNA →

Wolfgang Pauli
(25.04.1900 - 15.12.1958)

Narodowość: Szwajcar
Nagroda Nobla: 1945 r.

Znane powiedzenia:
  • Nie wierzę, by Bóg był słabym mańkutem (na wieść o złamaniu symetrii P w rozpadzie słabym).
  • Nie przeszkadza mi, że myślisz powoli. Przeszkadza mi, że publikujesz szybciej niż myślisz (do jednego z asystentów).
Wolfgang Pauli jest autorem tzw. zakazu Pauliego, tj. prawa mówiącego, że dwie identyczne cząstki o spinie połówkowym (fermiony) nie mogą zajmować tego samego stanu energetyczno-spinowego. A więc jeśli zajmują ten sam stan energetyczny, to muszą mieć wektory spinu skierowane w przeciwnych kierunkach, tzn. spiny antyrównoległe.

Jeśli stan energetyczno-spinowy dwóch identycznych fermionów opisujemy funkcją falową ψ, to po ich zamianie miejscami musi ona zmienić znak na przeciwny (ψ → -ψ). Jako, że fermiony są nieodróżnialne, to stany przed i po powinny być te same. A jaki stan jest równy swej przeciwności ?

Tylko stan ψ = 0. A jest on w naszym kontekście niedozwolony i bezsensowny, bo oznacza nieistnienie. To właśnie dlatego 2 identyczne fermiony nie mogą zajmować tego samego stanu energetyczno-spinowego.

W przypadku wymiany miejscami dwóch bozonów - cząstek o spinie całkowitym, funkcja falowa ψ opisująca ich stan energetyczno-spinowy nie zmienia znaku (ψ → ψ). Jako, że istnieje nieograniczona liczba stanów dozwolonych spełniających tą trywialną tożsamość, to 2 identyczne bozony (a nawet większa ich liczba), mogą zajmować ten sam stan energetyczno-spinowy.

Zakaz Pauliego ma ogromne znaczenie w chemii, gdzie jest podstawą wyjaśnień dotyczących budowy atomów i cząsteczek. Elektrony krążące wokół jądra atomowego są fermionami, więc na tej samej powłoce wokół jądra o określonej energii (orbitalu) mogą znaleźć się tylko 2 elektrony. Jeśli elektronów jest więcej (atomy o liczbie atomowej większej, niż ta dla helu) muszą one zajmować inne, wyższe stany energetyczne, czyli „budować” inne orbitale. Zakaz ten powoduje, że atomy i cząsteczki z rozbudowywanymi orbitalami różnią się między sobą znacznie właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Gdyby zakazu Pauliego nie było lub gdyby elektrony były bozonami – skupiałyby się one wszystkie na orbitalu najbliższym jądru atomowemu. Właściwości fizyczne atomów byłyby wtedy podobne, a łączenie się atomów w cząsteczki – wątpliwe. Wszystko byłoby jednorodną mazią o bardzo dużej gęstości. Nie jest tak, bo podstawowe składniki materii – kwarki i leptony (np.elektrony) są fermionami.

To właśnie wskutek zakazu Pauliego jesteśmy na przykład w stanie położyć coś na stole i to coś nie wtapia się w stół, mimo że w atomach zdecydowaną większość stanowi próżnia, więc jest dużo pustego miejsca. Wskutek zakazu Pauliego, elektrony filiżanki nie mogą znaleźć się w pobliżu elektronów stołu, będących w swoich zajętych stanach energetyczno-spinowych. Filiżanka pozostaje na stole.

Ponadto, w 1930 r. Pauli wysunął hipotezę odnośnie istnienia drobnej cząstki elementarnej – neutrina (elektronowego). Hipoteza została potwierdzona w 1956 roku.

MACIEJ PANCZYKOWSKI

 Autor wortalu: Maciej Panczykowski, Copyright © 2003-2018 by Maciej Panczykowski