Evidencia experimental del principio de exclusión de Pauli

Un fermión se describe mediante un conjunto de números cuánticos, este conjunto de números nos lleva a una función de onda única. Si dos fermiones están descritos por la misma función de onda (violando el principio de exclusión de Pauli), ¿cómo podemos diferenciar estos fermiones si experimentalmente produce el mismo resultado?

Tengo la sensación de que esto podría ser un tipo de pregunta semi-lista, pero agregaré esto de todos modos: la condensación de Bose-Einstein (BEC) es un fenómeno físico que no puede ocurrir en los fermiones principalmente debido al principio de exclusión. Entonces, la inexistencia de BEC fermiónicos corrobora el principio de exclusión.
Las respuestas a continuación brindan evidencia corroborativa que valida el principio de exclusión de Pauli para fermiones. Nota "validar". Significa que todas las medidas hasta ahora son consistentes con este principio. Un principio o una teoría dependiente de un principio nunca puede probarse como correcto mediante un experimento en el sentido de la QED al final de las demostraciones matemáticas. Sólo pueden ser falsificados. No existe una medida que falsee el principio, y hay miles y millones de medidas.

Respuestas (4)

Creo que la configuración atómica es la evidencia más fuerte del Principio de Exclusión de Pauli. Simplemente tienes átomos que tienen niveles de energía ordenados de una manera que está de acuerdo con el principio de Pauli.

Además, el efecto Zeeman muestra la separación entre diferentes espines, lo que aumenta la degeneración entre los niveles que coinciden en todos los números cuánticos pero no en el espín.

Actualmente, hay un trabajo experimental en progreso para probar el principio de Pauli con mayor precisión ( http://iopscience.iop.org/1742-6596/447/1/012070/pdf/1742-6596_447_1_012070.pdf ): "El experimento VIP en el laboratorio subterráneo Gran Sasso está buscando posibles pequeñas violaciones del Principio de Exclusión de Pauli para electrones que conducen a transiciones de rayos X prohibidas en los átomos de cobre. VIP tiene como objetivo una prueba del Principio de Exclusión de Pauli para electrones con alta precisión, hasta el nivel de 10 − 29 - 10 − 30 , mejorando así el límite anterior en 3-4 órdenes de magnitud".

Dejando de lado la explicación de la estructura de valencia de los átomos, el principio de Pauli también explica algunas de las propiedades de los núcleos.

Además, la exclusión conduce a la predicción de gases degenerados, que pueden observarse directamente en un contexto de materia condensada.

¿Cómo podemos saber a partir del experimento que el principio de exclusión de Pauli está bien?

Esta pregunta parece poner el carro delante del caballo. El principio de exclusión de Pauli se formuló para ayudar a explicar ciertos resultados experimentales.

De wiki :

Pauli buscó una explicación para estos números , que al principio eran solo empíricos. Al mismo tiempo intentaba explicar los resultados experimentales del efecto Zeeman en espectroscopia atómica y en ferromagnetismo.

...

El principio de exclusión de Pauli ayuda a explicar una amplia variedad de fenómenos físicos . Una consecuencia particularmente importante del principio es la elaborada estructura de capa de electrones de los átomos y la forma en que los átomos comparten electrones, lo que explica la variedad de elementos químicos y sus combinaciones químicas.

De la Enciclopedia Británica :

Principio de exclusión de Pauli, afirmación de que dos electrones en un átomo no pueden estar al mismo tiempo en el mismo estado o configuración, propuesto (1925) por el físico austriaco Wolfgang Pauli para explicar los patrones observados de emisión de luz de los átomos. Posteriormente, el principio de exclusión se ha generalizado para incluir toda una clase de partículas de las que el electrón es sólo un miembro.

etc.

Por supuesto, la parte realmente interesante son las extensiones a otros sistemas. Hasta entonces, era solo otra de las muchas ad hoc relacionadas con la cuántica.
@dmckee, correcto, entonces, la pregunta correcta no es si hay una prueba experimental , sino si hay resultados experimentales en desacuerdo con el principio (extendido).
@AlfredCentauri, la teoría de muchos mundos explica la medición cuántica, pero no podemos tomarla como verdad porque no hay forma de demostrarlo experimentalmente aparte de decir que explica la medición cuántica. Entonces, para demostrar una teoría experimentalmente, creo que necesitarías que demostrara algo diferente a lo que intentaba explicar inicialmente.
@Chris, un principio no es una teoría.
@AlfredCentauri, ¿cuál es la diferencia entre un principio y una teoría? ¿Se supone que los principios son verdaderos hasta que se muestra un contraejemplo, pero no se asume que las teorías son verdaderas hasta que se pueden probar sus predicciones? ¿Qué pasaría si dos principios predijeran lo mismo?
@Chris, un principio es un elemento fundamental de una teoría científica; un elemento atómico de una teoría si se quiere, por ejemplo, el principio de relatividad, el principio de acción estacionaria. La RS y la mecánica lagrangiana son teorías basadas, en parte y respectivamente, en los principios de la relatividad y la acción estacionaria.
Evidencia experimental del principio de exclusión de Pauli
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v