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요약 오스트리아의 물리학자 볼프강 파울리가 원자에서 방출되는 빛의 유형을 설명하기 위해 제안한 것으로 동일한 원자 내에 있는 2개의 전자가 동일한 순간에는 동일한 상태에 있을 수 없다고 한 주장.
파울리 배타 원리에 대한 업적으로 1945년 노벨 물리학상을 수상했다.
ⓒ Harp/wikipedia | Public Domain
이후에 배타원리는 전자를 포함하는 모든 종류의 입자에 대해서 일반화되었다.
원자구성입자는 이들의 통계적인 거동에 따라서 2가지 종류로 나누어지는데 파울리의 배타원리가 적용되는 입자는 페르미온(fermion)이라고 한다. 전자에 대해서 원자, 원자 내의 양성자나 중성자에 대해서 핵과 같이 밀폐된 계에서 페르미온들은 어느 순간에는 단지 하나의 상태만이 점유되도록 분포한다.
배타원리를 충족하는 입자는 특정의 스핀, 즉 고유의 각 운동량 값을 갖는데 페르미온의 스핀은 항상 1/2의 홀수배이다. 원자에 대한 현대적 관점에 의하면 밀도가 높은 원자핵의 주위에 있는 공간은 각각 2개의 서로 다른 상태를 가질 수 있는 궤도함수로 이루어져 있는 것으로 생각된다.
파울리의 배타원리는 만일 이 상태 중의 하나가 스핀 1/2의 전자로 점유되면 다른 것은 반대의 스핀, 즉 스핀 ―1/2의 전자로 채워져야 함을 의미한다. 반대의 스핀을 갖는 1쌍의 전자가 있는 궤도함수는 완전히 채워져 있어 어느 하나가 궤도함수를 빠져나가지 않으면 더이상의 전자가 들어올 수 없다. 원자 내의 전자에 적용이 되는 배타원리에 대한 다른 표현은 2개의 전자가 4개의 양자수를 모두 동일하게 가질 수 없다는 것이다.
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