NOMBRES - Curiosités, théorie et usages

 

Accueil                           DicoNombre            Rubriques           Nouveautés      Édition du: 08/07/2018

Orientation générale        DicoMot Math          Atlas                   Références                     M'écrire

Barre de recherche          DicoCulture              Index alphabétique    Brèves de Maths

      

Physique

 

Débutants

Général

Physique

QUANTIQUE

 

Glossaire

QUANTIQUE

 

 

INDEX

PHYSIQUE

 

Notion

Introduction

Hasard

Historique

Nombres

Schrödinger

Exclusion

Structure fine

 

Sommaire de cette page

 

>>> Atome vide!

>>> Exclusion

>>> Tableau périodique

 

 

 

 

 

Principe d'exclusion de Pauli

 

Non seulement la matière est essentiellement vide, mais les emplacements réservés aux particules ne peuvent être occupés que par une seule, pas deux! Un jeu de chaises musicales?

 

 

Wolfgang Pauli (1900-1958).

Physicien américain d'origine autrichienne.

En 1925 (25 ans), il établit le principe d'exclusion.

Prix Nobel en 1945 pour ses travaux sur les électrons des atomes. En 1931, il émet l'hypothèse de l'existence du neutrino.

Voir Contemporains

 

 

 

Atome vide!

 

L'atome est vide à 99,999999999999 %.

 

Le noyau dans l'atome: une orange au centre d'une immense place circulaire. Rapport 100 000, comme 1cm comparé à 1 kilomètre.

 

Et pourtant, les particules doivent obéir à des règles de placements. Si la place est déjà occupée, elle doit aller ailleurs … Tout au plus deux frères opposés par leur spin peuvent cohabiter.

 

Par exemple:

 

Seuls deux électrons de spin opposé

peuvent occuper le même niveau énergétique.

 

En 1925, il découvre l'ambivalence de l'électron qui le conduit à introduire un nouveau nombre quantique: le spin.

 

 

 

Exclusion

 

En 1925, Pauli définit le principe d'exclusion, appelé également le principe d'exclusion de Pauli, qui démontre que:

 

Deux électrons quelconques ne peuvent jamais occuper le même état quantique (posséder les mêmes nombres quantiques). Pauli est amené à ce constat à partir de l'étude du remplissage des couches électroniques de l'atome.

 

Chaque orbite caractérisée par les trois nombres quantiques (n, l, m) ne peut recevoir que deux électrons dont les spins sont opposés (antiparallèles) – l'un valant ½ et l'autre  -½ .

 

Par exemple, si la couche d'un atome est remplie, il est impossible de lui ajouter un électron de plus.

La force de résistance est colossale. C'est la raison réelle de l'impénétrabilité de la matière, même si l'atome est à 99,999999999999% vide.

 

La formulation générale est la suivante, sachant que l'électron fait partie de la famille des fermions et qu'un état quantique est caractérisé par sa fonction d'onde :

 

Dans un système de fermions identiques, plusieurs fermions ne peuvent occuper simultanément le même état quantique.

 

 

 

Tableau périodique

 

Le tableau périodique des éléments chimiques s'explique très bien en faisant intervenir:

-      la répartition des électrons en couches;

-      l'équation de Schrödinger précisant les états possibles; et

-      le principe d'exclusion de Pauli qui règle l'utilisation des places disponibles.

 

 

 

Lettre de Pauli à Fierz (1951)

Mon long chemin vers l'énoncé du principe d'exclusion avait quelque chose à voir avec la difficile transition du 3 au 4. Il fallait que j'assigne à l'électron un quatrième degré de liberté (le spin), en plus des trois déjà associés à son déplacement dans l'espace.

Source: Il était sept fois la révolution – Étienne Klein – Flammarion – page 170

 

 

 

Suite

*    Pauli et structure fine

*    Pauli et neutrino

*    Pauli et spin

*    Pauli et 1/137

*    Autres pages sur la mécanique quantique

Voir

*    Atome

*    Couches électroniques

*    Masse atomique

*    Matière

*    Mécanique classique

*    Mécanique relativiste

*    Particules

Cette page

http://villemin.gerard.free.fr/aScience/PhyNucle/Pauli.htm