Los electrones son imanes, tienen campos magnéticos. Esos campos tienen solo dos orientaciones posibles, y un solo orbital solo puede estar ocupado por dos electrones si esas orientaciones se oponen mutuamente.
¿Está bien, pero por qué? ¿Por qué son los imanes de electrones? ¿Por qué solo hay dos posibles orientaciones para los campos? ¿Por qué los dos electrones en el orbital solo pueden existir con direcciones opuestas para los momentos magnéticos?
Bueno, hay * respuestas * a esas preguntas, pero no tienen mucho sentido. El momento magnético de los electrones se debe a una propiedad llamada “spin”; el valor de espín de un electrón es 1/2, por lo que puede adoptar uno de los dos estados cuánticos de espín, +1/2 y -1/2, que corresponden a las orientaciones “arriba” y “abajo” del momento magnético. Como tiene un espín de medio entero, un electrón es miembro de una clase de partículas subatómicas llamadas “fermiones” que obedecen a reglas llamadas Principio de Exclusión de Pauli y estadísticas de Fermi-Dirac: un resultado clave de estas reglas es que no hay dos los fermiones idénticos pueden ocupar simultáneamente el mismo estado cuántico: no se pueden tener dos electrones en el mismo orbital si tienen la misma orientación de giro, por lo que si uno es +1/2, el otro debe ser -1/2, y no se puede volver a tener agregado porque un tercero tendría que adoptar el mismo estado cuántico que el de los dos primeros.
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¿Está bien, pero por qué? ¿Por qué un electrón tiene un valor de giro de 1/2? ¿Por qué no pueden dos fermiones adoptar el mismo estado cuántico (cuando las partículas de espín entero, llamadas bosones, pueden hacerlo)? ¿Por qué existe la propiedad de “spin”? Necesitas una mecánica cuántica para comenzar a responder esas preguntas, una vez más, eso es más matemática de lo que nadie está preparado para mostrarte durante al menos cinco años, e incluso entonces, el “por qué” del Principio de Exclusión de Pauli es una observación empírica (tiene sin una base teórica, es solo algo que ocurre después del hecho) sin relatividad, pero hay una razón teórica firme y una razón “por qué” si uno revisa los postulados de la mecánica cuántica y tiene en cuenta la relatividad general. Pero la teoría del campo cuántico relativista es más matemática de lo que cualquier mortal debería ser obligado a soportar.
¿Está bien, pero por qué? ¿Por qué la mecánica cuántica es el comportamiento del universo? ¿Por qué es la relatividad general la forma en que se comporta el universo?
Puedes jugar el juego “por qué” durante mucho tiempo. Ninguno de los maestros de tu escuela secundaria podrá darte más de una o dos repeticiones. Los profesores universitarios podrán ir mucho más lejos. Eventualmente, llega a preguntas para las cuales la única respuesta posible es “nadie lo sabe … todavía”. Y * esas * son las preguntas que los científicos, incluidos los profesores universitarios, pasan el día tratando de responder.
Lo cual es tremendamente divertido. Así que sigue preguntando “por qué”, incluso a las respuestas que te dan tus maestros. Y si no pueden responder, ve a preguntarle a alguien más, o lee sobre eso, o ve a la universidad. Y si no lo saben, sé un científico, descúbrelo tú mismo y díselo al resto de nosotros.
