La meccanica quantistica (parte 2^)

Il Principio di Pauli e l’origine dell’ordinePer la M.Q. l’elettrone che si trova ad esempio nell’atomo più semplice, quello di Idrogeno, si trova in possibili ‘orbite’ di energia man mano più elevate. Ogni orbita indica una certa distribuzione di probabilità della posizione dell’elettrone, che ha la forma di un anello o di guscio dai contorni sfumati intorno al protone. Ogni orbita è caratterizzata dai numeri quantici, indicati con n, l, m, s.

Più l’energia è alta, più ampia è l’orbita e maggiore è la quantità di valori dei numeri quantici che individuano quest’ultima (tecnicamente si dice che ogni livello energetico corrispondente ad un valore di n è 2(n)^2 volte degenere, cioè esistono 2(n)^2 stati con la stessa energia). Se si considerano gli elementi subito più pesanti dopo l’idrogeno, troviamo che il numero di elettroni cresce in base all’elemento, l’elio 2 elettroni, il litio 3 … La teoria descritta sinora metterebbe tutti gli elettroni nell’orbita più bassa, la prima, perché così si realizzerebbe la massima economia di energia; ma quello che si trova è diverso: la natura sistema solo 2 elettroni nell’orbita più bassa (n=1), massimo 8 elettroni nell’orbita più in alto (n=2), massimo 18 nella terza orbita (n=3) e così via, cioè in un’orbita (caratterizzata dal valore del numero quantico n) ci possono essere al massimo tanti elettroni quanti sono gli insiemi distinti di numeri quantici dell’orbita, cioè 2(n)^2. Ogni elettrone vuole il suo esclusivo insieme di numeri quantici: questo è il ‘Principio di Pauli’, che dice che ‘2 elettroni nello stesso atomo non possono avere gli stessi numeri quantici (cioè gli stessi valori di n, l, m, s)’.
Ci sono da fare due considerazioni: 1) se si fosse trattato di un solo elettrone ovviamente il problema non si sarebbe neppure posto, in pratica il principio di Pauli sorge nel momento in cui si trattano più particelle, è come una legge ‘condominiale’ che subentra ovviamente solo se ci stanno ‘condomini’ e non una persona isolata. 2) l’elettrone che viene ‘aggiunto’ nell’atomo che già possiede elettroni, ‘sa’, senza che apparentemente gli venga comunicato dagli altri elettroni, quali numeri quantici può assumere e quali no. Il ‘sa’ non è privo di significato in quanto non c’è fattore fisico che renda conto dei fatti conosciuti. Si è quasi tentati di dire (con – Morgenau – Il miracolo dell’esistenza- ed. Armando, pag. 25-26 ) "che il comportamento degli elettroni è governato da una sorta di ESP (percezione extrasensoriale)"!

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