泡利不相容原理

在量子力學裏 ， 泡利不 - { 相 } - 容原理 （ Pauli exclusion principle ， 簡稱爲泡利原理或不相容原理 ） 表明 ， 兩個全同的費米子不能處於相同的量子態 。 這原理是由沃爾夫岡 · 泡利於1925年通過分析實驗結果得到的結論 。 例如 ， 由於電子是費米子 ， 在一個原子裏 ， 每個電子都擁有獨特的一組量子數 ， 兩個電子各自擁有的一組量子數不能完全相同 ， 假若它們的主量子數 ， 角量子數 ， 磁量子數分別相同 ， 則自旋磁量子數必定不同 ， 它們必定擁有相反的自旋磁量子數 。 換句話說 ， 處於同一原子軌域的兩個電子必定擁有相反的自旋方向 。 全同粒子是不可區分的粒子 ， 按照自旋分爲費米子 、 玻色子兩種 。 費米子的自旋爲半整數 ， 它的波函數對於粒子交換具有反對稱性 ， 因此它遵守泡利不相容原理 ， 必須用費米 - 狄拉克統計來描述它的統計行爲 。 費米子包括像夸克 、 電子 、 中微子等基本粒子 。 玻色子的自旋爲整數 ， 它的波函數對於粒子交換具有對稱性 ， 因此它不遵守泡利不相容原理 ， 它的統計行爲只符合玻色 - 愛因斯坦統計 。 任意數量的全同玻色子都可以處於同樣量子態 。 例如 ， 激光產生的光子 、 玻色 - 愛因斯坦凝聚等等 。 泡利不相容原理是原子物理學與分子物理學的基礎理論 ， 它促成了化學的變幻多端 、 奧妙無窮 。 2013年 ， 義大利的團隊發佈實驗結果 ， 違反泡利不相容原理的概率上限被設定爲 4.7 × 10 - 29 。