¿Por qué los fermiones obedecen el principio de exclusión de Pauli?

‘Por qué son realmente difíciles en física. Como han dicho otros: debido al teorema de las estadísticas de giro. Entonces preguntas, sí, pero ¿por qué ?

En última instancia, la razón por la que elegimos incluir algo en física es porque se asigna bien a la realidad (a través de resultados experimentales). Por lo tanto, una interpretación completamente válida es: “porque el experimento confirma que la realidad se comporta como si el teorema de la estadística de giro fuera válido”.

Una explicación más profunda (o ‘nivel inferior’, en el sentido de que el circuito es de nivel inferior que una computadora y QFT es de nivel inferior que QM), como mejor puedo discernir, es esta:

Nuestro universo tiene una geometría que permite campos que tienen simetrías SU (2). No ‘vemos’ en esta geometría, por lo que no es intuitiva. Estos campos no obedecen las simetrías a las que está acostumbrado. Tienen una simetría extraña alrededor de rotaciones de 720 grados: son negativos después de una rotación de 360 ​​grados, en lugar de ser iguales a ellos mismos. No intentes visualizarlo, porque la geometría de estos campos no es la geometría del espacio 3d normal (aunque se puede visualizar con algunos … trucos).

Aplique algunas transformaciones a las mismas matemáticas y también puede mostrar que se niegan si intercambia dos estados. El intercambio es un operador bien definido. Puede pensarlo como algo activo (alguna interacción lleva una partícula al estado de otro y viceversa) o como una pasiva (un cambio de coordenadas que intercambia los dos estados). Pero si dos partículas tienen el mismo estado, intercambiarlas las niega pero las deja iguales al mismo tiempo, por lo que su amplitud debe ser ‘0’. Entonces no puede suceder. Puede interpretar esto como una interferencia destructiva.

(descargo de responsabilidad: no soy un físico profesional. Solo pasé un tiempo tratando de darle un sentido intuitivo a esto hace un tiempo).

Todos elem. las partículas deben describirse de acuerdo con el CAP, es decir, también requieren siempre el giro 2 matemático- dual simétrico (invisible) Graviton que representa el CAP-campo gravitacional dual C (ompleto) N (en reducible). Matemático este simple requisito analizable implica que elem. Las partículas en (QM aún no entendido) solo se pueden analizar con matemática lineal fácil. herramientas como:

Ondas de punto oscilantes armónicas ideales (matemáticas) en el plano 2D perpendicular a la dirección de movimiento (SR-línea de mundo) con CAP ¡ Condiciones de contorno ortogonales dobles abiertas o cerradas !

Open-BC describe todos los fermiones elementales y compuestos estables. Open-BC describe densidades de carga oscilantes armónicas ideales conservadas positivas en masa y CAP- duales dobles distintas de cero en el plano 2D ortogonal a la dirección de movimiento (SR-línea de mundo), lo que resulta en un modo conservado distinto de cero- llamado Bohr magneton – Wikipedia! Open-BC, también permite más llamadas Fermi-Families con solo diferentes masas de descanso. Nuestro universo con sus propias constantes naturales únicas solo tiene 3 Fermi-Familias conservadas y debe mantenerse con vida sin una matemática. terminando, porque los llamados agujeros negros de tiempo de vida finito

Cerrado-BC describe todos los Bosones elementales y compuestos estables. ¡Estas partículas solo pueden interactuar en otras direcciones aparte de la siempre requerida línea de mundo SR si poseen una masa de reposo distinta de cero y, como consecuencia directa, también densidades de carga distintas de cero! CAP- dual, los únicos 2 bosones de masa en reposo cero son el Spit 2- Graviton simétrico dual con su campo gravitacional de 2 x 10 = 20 grados duales de libertad, que a la vez CN explica por qué solo el indicador CN 4D-Spacetime -Simetría del llamado Modelo Estándar (formulación matemática) aún no entendido – Wikipedia matemática. solo se puede analizar con daño ideal. ¡ Partículas no puntuales oscilantes en el plano 2D ortogonal a la línea del mundo viajada!

Los fermiones deben analizarse con Open-BC. Como una matemática directa. Como resultado, deben estar interactuando en todos los (nudos matemáticos) posibles (solo 4D-) ¡Direcciones espacio-tiempo!

Como resultado directo (matemático), siempre interactuando Fermions en análisis 4D-Spacetime únicos y fáciles de imaginar no puede poseer la misma matemática ( lineal ). Posición de punto promedio! ¡Solo los Bosones, descritos con Closed-BC, pueden poseer simultáneamente la misma posición promedio 4D-Spacetime para tiempos de vida empíricamente medibles! Este hecho explica de inmediato todas las características del llamado condensado de Bose-Einstein, ¡el de Wikipedia, que lamentablemente aún no se comprende en absoluto!

El principio de exclusión de Pauli dice que dos fermiones no pueden ocupar el mismo lugar al mismo tiempo de la misma manera.

Los electrones son fermiones y la luz está hecha de bosones (fotones).

Los fotones pueden existir en el mismo lugar al mismo tiempo sin cambiar las propiedades de los otros fotones. Se superponen. Se suman. Se superponen unos sobre otros. Interfieren de manera constructiva y destructiva dependiendo de su relación de fase.

Por el contrario, cuando los electrones que viajan en direcciones opuestas chocan, dejan de existir como electrones. Se transforman en luz. Su pregunta es: ¿por qué sucede esto?

Esto sucede porque un electrón se define por una corriente de tiempo que fluye en un bucle y si dos bucles idénticos de corriente que viajan en direcciones opuestas chocan, se destruirán entre sí y se convertirán en ondas de luz. Si dos bucles idénticos de corriente viajan en la misma dirección, se repelerán entre sí.

Para entender esto realmente, realmente necesitas bailar un poco con los brazos. Las personas que no saben cómo funciona este baile no saben nada de física.

En un átomo, los electrones solo existen donde es posible que existan. En cualquier otro lugar, colisionarían y se convertirían en luz. Es por eso que.

Porque son fermiones. Realmente es tan simple como eso.

Fermiones y bosones es una clasificación de partículas basada en los valores propios del operador de “intercambio” (o paridad).
Lo que hace el operador de intercambio es que intercambia dos partículas. Obviamente [matemática] P ^ 2 = 1 [/ matemática] ya que cambiar por segunda vez niega el primer intercambio. Debido a esto, P tiene 2 valores propios, -1 y 1.
Las partículas para las cuales el valor propio es -1 se llama fermiones. Debido a esto, los fermiones tienen que estar en estados completamente antisimétricos, donde el intercambio alrededor de 2 partículas le da un signo menos. Si dos partículas están en el mismo estado, [matemática] \ Psi [/ matemática], y las intercambias, entonces obtienes [matemática] \ Psi \ Psi = – \ Psi \ Psi = 0 [/ matemática]. Por eso tenemos el principio de exclusión de Pauli.
(Como nota al margen, lo que dice el teorema de la estadística Spin es que los fermiones tienen un hilado de medio entero y los bosones tienen un hilado entero, en realidad no habla del principio de exclusión de Pauli).

Los fermiones, por definición, son antisimétricos como dice el teorema de la estadística de espín. Ahora, supongamos que tenemos 2 fermiones (1 y 2) que pueden estar en 2 estados (ayb). Entonces, la función de onda que representa a los fermiones se vería algo así como f1 (a) f2 (b) – f1 (b) f2 (a). Aproximadamente, f representa la probabilidad de que la partícula esté en un estado particular. Entonces, cuando a = b, es decir, ambos fermiones están en el mismo estado, esta expresión se desvanece, dando 0 probabilidad de la existencia de dicho sistema. Este es el principio de exclusión de Pauli.

Aquí hay una explicación informal que es precisa para los detalles técnicos (cuando coloca los términos en el contexto técnico adecuado):

Los “fermiones” se definen como aquellas cosas que, cuando intercambias dos de ellas, envían al universo a menos.

Si tiene dos fermiones en el mismo lugar, intercambiarlos no hace nada, por lo que el universo debe ser igual a menos .

Esto, por supuesto, significa que el universo tiene que ser cero; es decir, no existe .

Entonces uno no puede tener dos fermiones en el mismo estado: exclusión de Pauli, QED.

(“Los bosones” envían el universo a sí mismo en el intercambio, por lo que este argumento no funciona para ellos, por lo que no tienen que obedecer a la PEP).


Ahora, si quieres ir un paso más allá y descubrir por qué las partículas de spin 1/2 son exclusivamente fermiones, bueno … desafortunadamente, no tengo una explicación tan manual del teorema de estadísticas de spin.

In es una consecuencia del teorema Spin-estadística de la mecánica cuántica. Lo cual, a su vez, es consecuencia de la invariancia de Lorentz. Lo único de los fermiones es cómo se comportan bajo las rotaciones.

La respuesta simple es que no. Pauli se aborda en esta publicación.

El papel de las supernovas en la creación y fusión por David Wrixon EurIng en la gravedad cuántica explicada

No estoy realmente deprimido por Pauli. Creo que fue uno de los buenos, pero me he visto obligado a concluir que saltó a conclusiones. El problema con un sistema cuántico, que se hace eco de la incertidumbre de Heisenbeg hasta cierto punto, es que ahora no puede ver el estado completo del sistema antes de perturbarlo. Al eliminar una partícula, perturbará automáticamente el equilibrio de todas las demás y lo hará con cada perturbación posterior. No verá dos partículas con el mismo estado cuántico, pero eso no significa que el sistema no contenga partículas idénticas.

Las preguntas de “por qué” siempre son interesantes. La mayoría de las veces, respondemos por qué algo es cierto al afirmar que es verdad o citamos alguna razón, principio o ecuación y sería igualmente legítimo preguntar nuevamente “¿Por qué?”

Una de mis citas favoritas es del físico Hans Christian von Baeyer: “La ciencia es una regresión infinita: detrás de cada respuesta hay una pregunta y detrás de esa, otra”.

Relacionado con esta pregunta, David Goodstein de Caltech le pidió una vez a Richard Feynman que le explicara por qué las partículas spin-1/2 obedecen las estadísticas de Fermi-Dirac. Feynman le dijo a Goodstein: “Prepararé una conferencia de primer año al respecto”. Unos días más tarde fue a Goodstein y dijo: “Sabes, no pude hacerlo. No pude reducirlo al nivel de primer año. Eso significa que realmente no lo entendemos “.

Los fermiones son partículas de spin-1/2, obedecen las estadísticas de Fermi-Dirac y, como consecuencia, obedecen el Principio de Exclusión de Pauli. Esto no dice por qué lo hacen, solo que lo hacen. No sé si “nosotros” lo entendemos. Me encantaría escuchar una buena explicación.

Los fermiones, que son partículas que se ajustan a las estadísticas de Fermi-Dirac, tienen un momento angular intrínseco o espín no entero. Esto significa que no pueden existir dos fermiones en la misma posición con el mismo conjunto de números cuánticos. Por ejemplo, un orbital completo de 1s de dos electrones debe tener un electrón giratorio hacia arriba y uno hacia abajo.

La amplitud de probabilidad de que los fermiones se encuentren en el mismo estado, es digamos

A + kB, A y B son partículas (fermiones en nuestro caso) y K es un factor de fase. Ahora, en el caso de los bosones, ya que son partículas de spin 1, por lo tanto, cuando se orientan una vez, permanecen en el mismo estado, pero los fermiones deben orientarse dos veces para que estén en el mismo estado (porque son la mitad del spin), por lo que el factor de fase K es 1 para Bosones y -1 para fermiones (ya que -1 * -1 = 1, ya explicado) ahora ya que las partículas que nos interesan son idénticas, así que aquí, A = B, así que en caso de fermiones, amplitud de probabilidad es A + kB = A + kA = A + (-1) A = 0. Dado que la probabilidad de ese evento es cero, entonces dos o más fermiones no pueden estar en el mismo estado, que es, por definición, el principio de exclusión de Pauli y por eso los fermiones lo obedecen y los bosones no

hay una manera más simple de entender esto … considere las funciones de onda de los fermiones … son antisimétricas … suponiendo que haya dos fermiones que tengan el mismo conjunto de números cuánticos … esto resultaría en la función de onda de los dos fermiones combinados juntos para ser cero … se puede ver fácilmente matemáticamente … así que … ¡los fermiones deben obedecer el principio de pauli para que puedan existir …!