Вопрос о принципе исключения Паули

В EP Паули говорится, что электроны в подоболочке будут иметь противоположные спины.

Теперь, скажем, я готовлю два электрона со спином вверх. Если бы я взял альфа-частицу ( ЧАС е 2 + ) и добавил один из этих электронов, я получил бы ЧАС е + ион с электроном со спином вверх. Если бы я добавил второй электрон к этому иону, что бы из следующего произошло?

  1. Добавляемый электрон изменит свой спин и станет частью формирующегося атома. ЧАС е .

  2. Ранее добавленный электрон будет вращаться вниз, а новый останется со спином вверх, образуя ЧАС е .

  3. Новый электрон оттолкнется, а ион останется прежним. ЧАС е + .

Мне очень интересно, что будет! :)

Ответы (1)

Варианты 1,2 на самом деле физически идентичны, потому что электроны являются идентичными частицами. Когда у нас есть два электрона, мы не можем сказать, какой из них «Пол», а какой «Питер».

При медленном добавлении и т. д. вариант 1=2 нарушает закон сохранения углового момента. Так что на самом деле должно произойти 3: ион откажется «принимать» другой электрон с таким же спином.

Причину, по которой электрон не принимается, иногда называют силой, силой Паули, хотя это не настоящая сила в том смысле, что она задается дополнительным членом в гамильтониане.

Итак, если добавление происходит достаточно быстро, то вращение должно измениться?
Если добавление таково, что существует значительная вероятность того, что новый электрон несет некоторый (орбитальный) угловой момент, тогда может произойти поглощение, и изменение спина двух электронов может быть связано с изменением углового момента. Также обратите внимание, что существует закон сохранения энергии. Таким образом, новый электрон должен иметь правильную энергию, чтобы быть поглощенным в любом случае. Если у него слишком большая энергия, может произойти поглощение нового электрона, но только что родившийся атом гелия должен испустить частицу, скорее всего фотон. Фотон также может нести угловой момент.
Таким образом, с испусканием лишнего фотона, уносящего избыточную энергию, может иметь место процесс, который также имеет дело с проблемой неправильного углового момента.
Значит, невозможно контролировать, какой электрон изменяет свой спин?
Невозможно контролировать, «какой» электрон что-то делает, потому что невозможно определить, какой электрон какой вообще, поэтому утверждение, что вы сделали что-то с конкретным одним, а не с другим, было бы физически бессмысленным. Когда вы вычисляете вероятность процессов, вы должны включать истории как без, так и с перестановками электронов, и только сумма может быть интерпретирована как амплитуда вероятности того, что что-то произойдет. Если электроны находятся в одном и том же атоме, то они неразличимы даже на практике «по расположению», что было бы возможно в противном случае.
Конечно, ион мог бы «принять» лишний электрон только на более высокой орбите, самой низкой, совместимой с сохранением углового момента?
Да, это возможно, и я упомянул отличное промежуточное состояние для конечного состояния. Когда электрон попадает на более высокую орбиталь, он нестабилен и в конечном итоге упадет в основное состояние гелия дважды за 1 с, испуская при этом несколько фотонов или фотонов.
Вопрос о принципе исключения Паули
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v