مبدأ استبعاد باولي

ميكانيكا الكم

تعرف ميكانيكا الكم أيضًا باسم فيزياء الكم أو نظرية الكم أو ميكانيكا المصفوفات، وهي أحد النظريات الأساسية بالفيزياء والتي تصف خصائص الطبيعة على مقياس ذري، حيث تشرح نظرية ميكانيكا الكم جوانب الطبيعة في المقاييس الماكروسكوبية والمقاييس الذرية ودون الذرية، ولقد جمعت ميكانيكا الكم خصائص الموجات وخصائص الجسيمات في ما يعرف باسم ازدواجية الموجة - الجسيم، ولقد نشأت نظرية ميكانيكا الكم تدريجيًا في بدايات القرن العشرين لشرح بعض الإشكاليات التي لم تفسرها الفيزياء الكلاسيكية، حيث وضعت أسس ميكانيكا الكم خلال النصف الأول من القرن العشرين بواسطة ماكس بلانك ونيلز بور وآرثر كومبتون وألبرت آينشتاين وغيرهم العديد من العلماء والباحثين، وفي ما يأتي سيتم تخصيص الحديث عن مبدأ استبعاد باولي الذي يعد أحد مبادئ ميكانيكا الكم.^[١]

مبدأ استبعاد باولي

تم صياغة مبدأ استبعاد باولي من قبل الفيزيائي النمساوي فولفغانغ باولي لوصف سلوك الإلكترونات في عام 1925، وينص هذا المبدأ على أنه لا يمكن لاثنين من الإلكترونات أن يكون لهما نفس الحالة الميكانيكية الكمومية في نفس الذرة أو الجزيء، أي أنه لا يوجد إلكترونين في الذرة لهما نفس أرقام الكم الإلكترونية؛ مستوى الطاقة والعدد الكمومي الزاوي وعدد الكم المغناطيسي وعدد الكم المغزلي، ولقد قام فولفغانغ باولي بتوسيع هذا المبدأ في عام 1940 ليشمل الفرميونات في نظرية إحصائيات الدوران، وأما البوزونات فلا يشملها مبدأ الاستبعاد لكونها جسيمات ذات دوران صحيح، وبالتالي لا ينطبق هذا المبدأ إلا على الجسيمات ذات الدوران نصف الصحيح، وعادةً ما يتم استخدام مبدأ استبعاد باولي في الكيمياء لتحديد بنية الغلاف الإلكتروني للذرات، بحيث أصبح بالإمكان التنبؤ بالذرات التي ستشارك الإلكترونات وتشارك في الروابط الكيميائية، وعلى سبيل المثال فإن ذرة الهيليوم تحتوي على إلكترونين في مدار 1s، بحيث يمتلك هذان الإلكترونان نفس القيم الثلاث الأولى من أرقام الكم الإلكترونية، أما بالنسبة للرقم الرابع والأخير فيمتلك أحدهما قيمة تساوي نصف عدد صحيح، بينما يمتلك الآخر قيمة تساوي سالب نصف عدد صحيح.^[٢]

من هو فولفغانغ باولي

هو فولفجانج إرنست فريدريش باولي الذي ولد في 25 أبريل من عام 1900 في النمسا، وتوفي في 15 ديسمبر من عام 1958 في زيوريخ، ولقد تمكن باولي من تقديم العديد من المساهمات في ميكانيكا الكم وفيزياء الحالة الصلبة ونظرية الحقل الكمومي، إضافةً إلى فرضيته في وجود النيوترينو، ولقد نشأ باولي في مدينة فيينا والتي كانت تعد من أهم مدن التقدم العلمي في القرن العشرين، كما حصل فولفغانغ باولي على شهادة الدكتوراة من جامعة ميونخ، وكان الفيزيائي الفيلسوف إرنست ماخ الوالد الروحي لباولي، ولقد تمكن باولي من تعليم نفسه لنظرية النسبية، حيث نشر أول ورقة بحثية حول النسبية عندما كان عمره 18 عامًا، ولقد حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1945 لاكتشافه مبدأ استبعاد باولي، كما عمل باولي في العديد من المؤسسات العلمية، حيث عمل كمساعد لماكس بورن في جامعة غوتنغن في عام 1921، وعمل مساعدًا لـويلهلم لينز في جامعة هامبورغ في عام 1922، ومن ثم عمل في معهد نيلز بور للفيزياء النظرية لمدة سنة واحدة، بعد ذلك حصل على منصب أستاذ في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ في عام 1928، حيث احتفظ بهذا المنصب لبقية حياته، إضافةً إلى ذلك فقد عمل باولي كأستاذ في معهد الدراسات المتقدمة في برينستون في الولايات المتحدة عام 1940.^[٣]

المراجع

1. ↑ "Quantum mechanics ", www.wikiwand.com, Retrieved 23/04/2020. Edited.
2. ↑ "Pauli Exclusion Principle Definition", www.thoughtco.com, Retrieved 23/04/2020. Edited.
3. ↑ "Wolfgang Pauli", www.britannica.com, Retrieved 23/04/2020. Edited.