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Chapitre 15 • Les règles générales de la mécanique quantique
On montre plus généralement que la probabilité que deux fermions soient dans
le même état quantique est nulle. Ce résultat très important est appelé «principe
d'exclusion de Pauli » :
Deux fermions ne peuvent occuper simultanément le même état quantique.
Il joue un rôle majeur dans la physique des milieux condensés et permet d' expliquer la stabilité de la matière (des plus petits objets, comme les atomes, aux plus gros,
comme les étoiles à neutrons), la classification périodique des éléments, ainsi que de
nombreuses propriétés mécaniques, électriques, magnétiques, optiques et chimiques
des solides.
Le principe de Pauli n'interdit pas, en revanche, que des bosons occupent simultanément le même état quantique. On peut, en fait, montrer que les bosons ont tendance à se regrouper dans le même état. Les photons d' une onde laser, les atomes
d'hélium-4 superfluides, ou les atomes ultrafroids d'un gaz de Bose-Einstein en sont
des exemples particulièrement frappants.
Notons, pour finir, que le principe d'exclusion de Pauli ne fait pas partie, à proprement parler, des postulats de la mécanique quantique puisqu'il peut être dérivé de
la généralisation relativiste de celle-ci. Néanmoins, comme nous ne survolerons que
quelques notions de mécanique quantique relativiste au chapitre suivant, on peut le
considérer comme faisant partie des principes fondamentaux de la mécanique quantique non-relativiste.
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On montre plus généralement que la probabilité que deux fermions soient dans
le même état quantique est nulle. Ce résultat très important est appelé «principe
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Deux fermions ne peuvent occuper simultanément le même état quantique.
Il joue un rôle majeur dans la physique des milieux condensés et permet d' expliquer la stabilité de la matière (des plus petits objets, comme les atomes, aux plus gros,
comme les étoiles à neutrons), la classification périodique des éléments, ainsi que de
nombreuses propriétés mécaniques, électriques, magnétiques, optiques et chimiques
des solides.
Le principe de Pauli n'interdit pas, en revanche, que des bosons occupent simultanément le même état quantique. On peut, en fait, montrer que les bosons ont tendance à se regrouper dans le même état. Les photons d' une onde laser, les atomes
d'hélium-4 superfluides, ou les atomes ultrafroids d'un gaz de Bose-Einstein en sont
des exemples particulièrement frappants.
Notons, pour finir, que le principe d'exclusion de Pauli ne fait pas partie, à proprement parler, des postulats de la mécanique quantique puisqu'il peut être dérivé de
la généralisation relativiste de celle-ci. Néanmoins, comme nous ne survolerons que
quelques notions de mécanique quantique relativiste au chapitre suivant, on peut le
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