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泡利不相容原理是什麼

泡利不相容原理(Pauli exclusion principle),也被稱為泡利原理或不相容原理,是微觀粒子運動的基本規律之一。它指出在由費米子組成的系統中,不可能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。

在原子結構中,這個原理表現為不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的四量子數,即在同一原子軌道上最多隻能有兩個電子,且這兩個電子的自旋方向必須相反。這一規則是決定元素化學性質和電子在原子中排布的關鍵因素,也是解釋元素周期表的基礎之一。

泡利不相容原理適用於所有費米子,如電子、質子和中子等。它不僅在原子和分子結構中起著核心作用,也在固體物理超導電性和基本粒子物理等領域有著廣泛的套用。

沃爾夫岡·泡利在1925年提出了這一原理,以解釋化學元素周期律,並預測了中子的存在。泡利不相容原理是量子力學中的一個基本原則,它解釋了為什麼電子在原子中的排布方式遵循特定的規則,從而決定了元素的化學性質。