LES DOCTEURS DU SPIN
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elle est pleine. La troisième couche, n = 3, a 9 états d'énergie
possibles pour les électrons: (3, 1, 0), (3, 2, -1), (3, 2, 0), (3,
2, 1), (3, 3, -2), (3, 3, -1), (3, 3, 0), (3, 3, 1), (3, 3, 2) 29 •
D'après la règle de Stoner, la couche n = 3 peut donc
contenir un nombre maximal de 18 électrons.
Pauli avait lu le numéro d'octobre du Philosaphical Magazine, mais pas l'article de Stoner. Peu connu pour ses qualités
athlétiques, Pauli sprinta jusqu'à la bibliothèque pour le lire
après l'avoir vu mentionné par Sommerfeld dans sa préface
de la quatrième édition de son manuel Structure atomique et
raies spectraœ;o. Pauli se rendit compte que, pour une valeur
donnée de n, le nombre total d'états d'électrons disponibles
dans un atome, N, était équivalent à toutes les valeurs possibles que pouvaient prendre les nombres quantiques n, k et m,
et était égal à 2n 2 • La règle de Stoner donnait la série correcte
de nombres 2, 8, 18, 32, etc., pour les éléments sur les
rangées de la table périodique. Mais pourquoi le nombre des
électrons dans une couche saturée était-il deux fois la valeur
de N ou de n 2 ? Pauli trouva la réponse : il fallait attribuer un
quatrième nombre quantique aux électrons dans les atomes.
Contrairement aux trois autres nombres quantiques, le
nouveau nombre de Pauli ne pouvait avoir que deux valeurs,
aussi l'appela-t-il Zweideutigkeit («ambivalence»). C'était cette
«ambivalence» qui doublait le nombre des états d'électrons,
le faisant passer deN à 2N (ou de n 2 à 2n 2 ). Là où il n'y avait
qu'un seul état d'énergie avec un ensemble unique de trois
nombres quantiques n, k, et m, il y avait maintenant deux
états d'énergie : n, k, m, A et n, k, m, B. Ces états supplémentaires expliquaient la décomposition énigmatique des raies
spectrales dans 1 'effet Zeeman anormal. Ce quatrième
nombre quantique « ambivalent » conduisit alors Pauli au
principe d'exclusion, l'un des grands commandements de la
nature: dans un atome, il ne peut y avoir deux électrons qui
aient le même ensemble de quatre nombres quantiques.
Les propriétés chimiques d'un élément ne sont pas déterminées par le nombre total des électrons dans son atome,
mais uniquement par la répartition de ses électrons de
valence. Si tous les électrons d'un atome occupaient le niveau
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elle est pleine. La troisième couche, n = 3, a 9 états d'énergie
possibles pour les électrons: (3, 1, 0), (3, 2, -1), (3, 2, 0), (3,
2, 1), (3, 3, -2), (3, 3, -1), (3, 3, 0), (3, 3, 1), (3, 3, 2) 29 •
D'après la règle de Stoner, la couche n = 3 peut donc
contenir un nombre maximal de 18 électrons.
Pauli avait lu le numéro d'octobre du Philosaphical Magazine, mais pas l'article de Stoner. Peu connu pour ses qualités
athlétiques, Pauli sprinta jusqu'à la bibliothèque pour le lire
après l'avoir vu mentionné par Sommerfeld dans sa préface
de la quatrième édition de son manuel Structure atomique et
raies spectraœ;o. Pauli se rendit compte que, pour une valeur
donnée de n, le nombre total d'états d'électrons disponibles
dans un atome, N, était équivalent à toutes les valeurs possibles que pouvaient prendre les nombres quantiques n, k et m,
et était égal à 2n 2 • La règle de Stoner donnait la série correcte
de nombres 2, 8, 18, 32, etc., pour les éléments sur les
rangées de la table périodique. Mais pourquoi le nombre des
électrons dans une couche saturée était-il deux fois la valeur
de N ou de n 2 ? Pauli trouva la réponse : il fallait attribuer un
quatrième nombre quantique aux électrons dans les atomes.
Contrairement aux trois autres nombres quantiques, le
nouveau nombre de Pauli ne pouvait avoir que deux valeurs,
aussi l'appela-t-il Zweideutigkeit («ambivalence»). C'était cette
«ambivalence» qui doublait le nombre des états d'électrons,
le faisant passer deN à 2N (ou de n 2 à 2n 2 ). Là où il n'y avait
qu'un seul état d'énergie avec un ensemble unique de trois
nombres quantiques n, k, et m, il y avait maintenant deux
états d'énergie : n, k, m, A et n, k, m, B. Ces états supplémentaires expliquaient la décomposition énigmatique des raies
spectrales dans 1 'effet Zeeman anormal. Ce quatrième
nombre quantique « ambivalent » conduisit alors Pauli au
principe d'exclusion, l'un des grands commandements de la
nature: dans un atome, il ne peut y avoir deux électrons qui
aient le même ensemble de quatre nombres quantiques.
Les propriétés chimiques d'un élément ne sont pas déterminées par le nombre total des électrons dans son atome,
mais uniquement par la répartition de ses électrons de
valence. Si tous les électrons d'un atome occupaient le niveau