Teorema spin-statistica

teorema della meccanica quantistica

Il teorema (di connessione) spin-statistica è un teorema della meccanica quantistica che mette in relazione lo spin di una particella con la statistica a cui essa deve obbedire; di conseguenza ne definisce la natura fermionica o bosonica. L'enunciato del teorema è:

Tutte le particelle a spin intero sono necessariamente bosoni in quanto obbediscono alla statistica di Bose-Einstein.
Tutte le particelle a spin semintero sono necessariamente fermioni, in quanto obbediscono alla statistica di Fermi-Dirac.

La meccanica quantistica non relativistica non è in grado di determinare se un sistema di particelle debba essere descritto da una funzione d'onda simmetrica o da una funzione d'onda antisimmetrica. Soltanto una visione relativistica della meccanica quantistica, con le dovute ipotesi, porta ad affermare che la funzione d'onda di un sistema di bosoni è simmetrica, mente la funzione d'onda di un sistema di fermioni è antisimmetrica.

Il principio di esclusione di Pauli è in accordo con il teorema spin-statistica: la funzione d'onda di due fermioni (in particolare elettroni) aventi tutti gli stessi numeri quantici è nulla.

Il teorema fu enunciato per la prima volta nel 1939 da Markus Fierz[1], e fu riderivato in maniera più sistematica da Wolfgang Pauli.[2][3] Argomentazioni di tipo più concettuale furono fornite da Julian Schwinger nel 1950. Richard Feynman ne diede una dimostrazione partendo da presupposti differenti.[4]

NoteModifica

  1. ^ M. Fierz, Über die relativistische Theorie Kräftefreier Teilchen mit Beliebigem Spin [Sulla teoria relativistica di particelle libere con spin arbitrario], Helvetica Physica Acta, 12:3-37, 1939.
  2. ^ W. Pauli, The Connection Between Spin and Statistics, Phys. Rev. 58, 716-722 (1940).
  3. ^ W. Pauli, On the Connection Between Spin and Statistics, Progress of Theoretical Physics, vol 5, no. 4, 1950.
  4. ^ R.P. Feynman, Quantum Electrodynamics, Basic Books, 1961.

Collegamenti esterniModifica

  Portale Quantistica: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di quantistica