Principe d'exclusion

 

Page d'accueil
Remonter
Origine du spin
Fermions et bosons

A cause la mécanique quantique et de la forme du potentiel coulombien, l'énergie d'un atome varie comme En(eV) ~ -14×(Z/n)2, où Z est le numéro atomique et n = 1, 2, 3, 4,... un nombre entier appelé nombre quantique principal. L'énergie dans un atome est donc assimilable à une échelle possédant plusieurs barreaux:

Relativement espacés au début, les niveaux d'énergie autorisés (barreaux) se ressèrent au fur et à mesure que n augmente. Tu comprends maintenant pourquoi les diablotins doivent faire des sauts (distance entre 2 barreaux) dans leur jardin (atome). Maintenant si un atome possède Z protons, il devra aussi avoir Z électrons afin de maintenir sa neutralité électrique. Où vas tu mettre ces n électrons?

Posée comme cela la question doit t'apparaître complètement idiote. Il suffit en effet de mettre tous les électrons dans le premier niveau E1 pour obtenir l'état d'énergie la plus basse! Seulement voilà, le Grand Satan rôde dans les parages et ne te permettra jamais de faire une telle chose. Il te dira, qu'il existe en fait des diablotins et des diablotines (existence du spin), et que les ménages à trois n'ont jamais rien donné de bon (principe d'exclusion dit de Pauli). En conséquence, une fois que tu as mis un diablotin et une diablotine dans le niveau E1, il faut passer impérativement au niveau supérieur E2 même si cela coûte plus cher. C'est cette règle qui fait ressembler l'atome à un système solaire en miniature et qui permet d'avoir des objets durs ou mous, de multiples couleurs et bien d'autres choses au gôut suave ou au parfum enivrant. Si le spin (sexe des diablotins) n'existait pas, il n'y aurait pas de classification périodique des éléments et le monde serait monolithique, terne et gris, sans aucune odeur ni saveur.

C'est aussi le spin qui est responsable du fait qu'un coup de poing dans la gueule, ça fait très mal. Ce sont en effet dans ce cas les électrons du poing de l'agresseur qui cherchent à prendre la place de ceux de la tête de l'agressé. Si le spin n'existait pas, il y aurait suffisamment de place pour tout les électrons, et le coup de poing serait complètement indolore! Tu aurais aussi de gros problèmes pour saisir les objets, car ta main passerais au travers d'eux. Heureusement pour toi, le spin existe, se manifestant par une forte répulsion (principe d'exclusion) dès que deux atomes essayent de s'interpénètrer. Grâce au spin le vide qui règne dans la matière devient impénétrable, conférant aux objets une extension spatiale et une manipulabilité bien commode. Le prix à payer pour cette commodité est que les chocs deviennent douloureux et que la castagne devient un argument de poids comme tu peux le constater dans n'importe quelle cours de récré...

A ce stade tu peux en savoir plus sur l'origine physique d'une telle règle d'exclusion, comprendre comment se forme une liaison covalente entre atomes ou bien aller voir ce que sont réellement les angelots de notre histoire...

undercon.gif (4369 octets)Cette page a été mise à jour le 06/10/99.