Princip vyloučení Pauliho nestanoví žádné dva elektrony (nebo jiné fermiony) mohou mít stejný kvantový mechanický stav atom nebo molekula. Jinými slovy, žádný pár elektronů v atomu nemůže mít stejný elektron kvantová čísla n, l, mla ms. Dalším způsobem, jak stanovit Pauliho vylučovací princip, je říci, že funkce totální vlny pro dvě identické fermiony je antisymetrická, pokud se částice vyměňují.
Princip byl navržen rakouským fyzikem Wolfgangem Paulim v roce 1925 k popisu chování elektronů. V roce 1940 rozšířil zásadu na všechny fermiony v teorémi spin-statistics. Bosony, což jsou částice s celočíselnou rotací, nedodržují princip vyloučení. Takže identické bosony mohou zaujímat stejný kvantový stav (např. Fotony v laserech). Princip Pauliho vyloučení se vztahuje pouze na částice s půlčíselnou rotací.
Princip Pauliho vyloučení a chemie
V chemii se používá Pauliho vylučovací princip ke stanovení struktury atomů elektronového obalu. Pomáhá předpovídat, které atomy budou sdílet elektrony a účastnit se chemických vazeb.
Elektrony, které jsou ve stejném oběžné dráze, mají stejné první tři kvantové číslo. Například 2 elektrony ve skořápce atomu helia jsou v 1s subshell s n = 1, l = 0 a ml = 0. Jejich točivé momenty nemohou být identické, takže jeden je ms = -1/2 a druhý je ms = +1/2. Vizuálně to kreslíme jako subshell s 1 "nahoru" elektronem a 1 "dolů" elektronem.
V důsledku toho může 1s subshell mít pouze dva elektrony, které mají opačná točení. Vodík je znázorněn jako mající 1s subshell s 1 "up" elektronem (1s1). Atom helia má 1 "nahoru" a 1 "dolů" elektron (1 s2). Při přechodu na lithium máte jádro helia (1 s2) a pak ještě jeden "up" elektron, který je 2s1. Takto, elektronová konfigurace orbitálů je psáno.