Experimenteller Nachweis des Ausschlussprinzips von Pauli

Ein Fermion wird durch einen Satz von Quantenzahlen beschrieben, dieser Satz von Zahlen führt uns zu einer einzigartigen Wellenfunktion. Wenn zwei Fermionen durch dieselbe Wellenfunktion beschrieben werden (unter Verletzung des Pauli-Ausschlussprinzips), wie können wir diese Fermionen unterscheiden, wenn sie experimentell dasselbe Ergebnis liefern?

Ich habe das Gefühl, dass dies eine Art Halbliste sein könnte, aber ich füge dies trotzdem hinzu: Die Bose-Einstein-Kondensation (BEC) ist ein physikalisches Phänomen, das in Fermionen hauptsächlich aufgrund des Ausschlussprinzips nicht auftreten kann. Das Nichtvorhandensein von fermionischen BECs bestätigt also gewissermaßen das Ausschlussprinzip.
Die nachstehenden Antworten liefern die bestätigenden Beweise, die das Pauli-Ausschlussprinzip für Fermionen bestätigen. Beachten Sie "validieren". Das bedeutet, dass alle bisherigen Messungen mit diesem Prinzip übereinstimmen. Ein Prinzip oder eine von einem Prinzip abhängige Theorie kann niemals experimentell im Sinne der QED am Ende mathematischer Beweise bewiesen werden. Sie können nur gefälscht werden. Es gibt keine Messung, die das Prinzip verfälscht, und es gibt Tausende und Abermillionen von Messungen.

Antworten (4)

Ich denke, die atomare Konfiguration ist der stärkste Beweis für Paulis Ausschlussprinzip. Sie haben einfach Atome, deren Energieniveaus so sortiert sind, dass sie mit dem Pauli-Prinzip übereinstimmen.

Außerdem zeigt der Zeeman-Effekt die Trennung zwischen verschiedenen Spins, was die Entartung zwischen den Niveaus erhöht, die in allen Quantenzahlen übereinstimmen, aber nicht im Spin.

Tatsächlich gibt es experimentelle Arbeiten, um das Pauli-Prinzip mit höherer Genauigkeit zu testen ( http://iopscience.iop.org/1742-6596/447/1/012070/pdf/1742-6596_447_1_012070.pdf ): „Das Experiment VIP im unterirdischen Labor Gran Sasso sucht nach möglichen kleinen Verletzungen des Pauli-Ausschlussprinzips für Elektronen, die zu verbotenen Röntgenübergängen in Kupferatomen führen.VIP strebt einen Test des Pauli-Ausschlussprinzips für Elektronen mit hoher Genauigkeit an, bis hinunter zu den Ebene von 10 − 29 - 10 − 30 , wodurch die bisherige Grenze um 3-4 Größenordnungen verbessert wird."

Abgesehen von der Erklärung der Valenzstruktur der Atome erklärt das Pauli-Prinzip auch einige Eigenschaften der Kerne.

Darüber hinaus führt der Ausschluss zur Vorhersage entarteter Gase, die direkt im Zusammenhang mit kondensierter Materie beobachtet werden können.

Wie können wir aus dem Experiment wissen, dass das Pauli-Ausschlussprinzip in Ordnung ist?

Diese Frage scheint den Karren vor das Pferd zu spannen. Das Pauli-Ausschlussprinzip wurde formuliert, um bestimmte experimentelle Ergebnisse zu erklären .

Aus Wiki :

Pauli suchte nach einer Erklärung für diese zunächst nur empirischen Zahlen. Gleichzeitig versuchte er experimentelle Ergebnisse zum Zeeman-Effekt in der Atomspektroskopie und im Ferromagnetismus zu erklären.

...

Das Pauli-Ausschlussprinzip hilft bei der Erklärung einer Vielzahl physikalischer Phänomene . Eine besonders wichtige Konsequenz des Prinzips ist die ausgeklügelte Elektronenhüllenstruktur von Atomen und die Art und Weise, wie Atome Elektronen teilen, was die Vielfalt der chemischen Elemente und ihrer chemischen Kombinationen erklärt.

Aus Encyclopedia Britannica :

Pauli-Ausschlussprinzip, Behauptung, dass keine zwei Elektronen in einem Atom gleichzeitig in demselben Zustand oder derselben Konfiguration sein können, vorgeschlagen (1925) vom österreichischen Physiker Wolfgang Pauli, um die beobachteten Muster der Lichtemission von Atomen zu erklären. Das Ausschlussprinzip wurde später auf eine ganze Klasse von Teilchen verallgemeinert, von denen das Elektron nur ein Mitglied ist.

usw.

Das wirklich Interessante sind natürlich die Erweiterungen auf andere Systeme. Bis dahin war es nur ein weiteres von vielen quantenbezogenen Ad-hoceries.
@dmckee, richtig, also ist die eigentliche Frage nicht, ob es einen experimentellen Beweis gibt , sondern ob es experimentelle Ergebnisse gibt, die im Widerspruch zum (erweiterten) Prinzip stehen.
@AlfredCentauri, viele Theorien der Welt erklären die Quantenmessung, aber wir können sie nicht als Wahrheit annehmen, weil es keine Möglichkeit gibt, sie experimentell zu demonstrieren, außer zu sagen, dass sie die Quantenmessung erklärt. Um also eine Theorie experimentell zu demonstrieren, müsste sie meiner Meinung nach etwas anderes demonstrieren als das, was sie ursprünglich zu erklären versuchte.
@Chris, ein Prinzip ist keine Theorie.
@AlfredCentauri, was ist der Unterschied zwischen einem Prinzip und einer Theorie? Werden Prinzipien als wahr angenommen, bis ein Gegenbeispiel gezeigt wird, aber Theorien werden nicht als wahr angenommen, bis ihre Vorhersagen getestet werden können? Was würde passieren, wenn zwei Prinzipien dasselbe vorhersagen?
@Chris, ein Prinzip ist ein grundlegendes Element einer wissenschaftlichen Theorie; ein atomares Element einer Theorie, wenn man so will, zB das Relativitätsprinzip, das Prinzip der stationären Wirkung. SR und Lagrange-Mechanik sind Theorien, die teilweise bzw. teilweise auf den Prinzipien der Relativität und der stationären Wirkung beruhen.
Experimenteller Nachweis des Ausschlussprinzips von Pauli
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