Esclusione (principio di)

Esclusione  (principio di), principio della fisica quantistica, enunciato nel 1925 dal fisico austriaco Wolfgang Pauli, e perciò detto anche principio di Pauli, secondo cui più particelle identiche di spin n + 1/2 (n = 0, 1, 2, 3, ...) non possono assumere lo stesso stato quantico. Poichè la maggior parte delle particelle costituenti la materia hanno spin 1/2 (elettroni, protoni, neutroni, ecc.), questo principio limita fortemente il numero delle possibili configurazioni che può assumere un sistema di particelle identiche del tipo descritto, nel senso che non è possibile trovarne una coppia con gli stessi numeri quantici.

Il principio di esclusione trova la sua giustificazione nelle molteplici conferme sperimentali che ha avuto; l'interpretazione corretta della tavola periodica degli elementi chimici di Mendeleev, la spiegazione di molti fenomeni nucleari sono esempi sufficienti a fissarne l'importanza fondamentale nella fisica moderna. Nel quadro più generale della meccanica quantistica è stato riformulato (Dirac, 1926) nella maniera seguente: la funzione d'onda y (1, 2) indichi lo stato di due particelle identiche, e y (1, 2)  la densità di probabilità di trovare una particella nella posizione 1 e l'altra nella posizione 2; poichè le due particelle sono indistinguibili, la densità di probabilità non cambia quando le due particelle vengono scambiate tra loro. Risulta perciò:

Permutando cioè le due particelle, la funzione d'onda del sistema o rimane immutata (si dice simmetrica) o cambia di segno (asimmetrica). Postulando che le particelle di spin n + 1/2 (n = 0, 1, 2, 3 ...) abbiano funzione d'onda asimmetrica, si ottiene immediatamente che particelle identiche con quello spin nello stesso stato quantico hanno funzione d'onda nulla, cioè non possono assumere contemporaneamente gli stessi numeri quantici.