Načelo isključenja iz Paulija kaže da nema dva elektroni (ili drugi fermioni) mogu imati isto kvantno mehaničko stanje u istom atom ili molekula. Drugim riječima, niti jedan par elektrona u atomu ne može imati isti elektronski kvantni brojevi n, l, ml, i ma. Drugi način da se utvrdi Paulijevo načelo isključenja je reći da je ukupna valna funkcija za dva identična fermiona antisimetrična ako se čestice izmjenjuju.
Načelo je 1925. predložio austrijski fizičar Wolfgang Pauli kako bi opisao ponašanje elektrona. Godine 1940. proširio je princip na sve fermione u teoremi o spin-statistici. Bozoni, koji su čestice cijelog namotaja, ne slijede princip isključenja. Dakle, identični bozoni mogu zauzimati isto kvantno stanje (npr. Fotoni u laserima). Načelo isključenja iz Paulija odnosi se samo na čestice s polu-cijelim vrtnjama.
Načelo isključenja u Pauliu i kemija
U kemiji se princip isključenja Paulija koristi za određivanje strukture elektronskih ljuski atoma. Pomaže u predviđanju koji će atomi dijeliti elektrone i sudjelovati u kemijskim vezama.
Elektroni koji su u istoj orbitali imaju identična prva tri kvantna broja. Na primjer, 2 elektrona u ljusci atoma helija nalaze se u 1s podkoljici s n = 1, l = 0 i ml = 0. Njihovi trenuci okretanja ne mogu biti identični, pa je jedan ma = -1/2, a drugi je ma = +1/2. Vizualno to crtamo kao potkoljenicu s 1 "gore" elektronom i 1 "dolje" elektrona.
Kao posljedica toga, 1s potkoljenica može imati samo dva elektrona koji imaju suprotne spinove. Vodik je prikazan kao da ima potkoljenicu 1s s 1 "gore" elektronom (1s1). Atoma helija ima 1 "gore" i 1 "dolje" elektrona (1s2). Prelazeći na litij imate jezgro helija (1s2) a zatim još jedan "gore" elektron koji je 2s1. Na ovaj način, konfiguracija elektrona orbitala je zapisano.