ElektronenElektronenWechselwirkung

Elektronenwechselwirkung bezeichnet die Kräfte und Effekte, die zwischen Elektronen in einem Quantensystem auftreten. Als fundamentale Wechselwirkung spielt sie eine zentrale Rolle in der Quantenmechanik und der Beschreibung chemischer Bindungen sowie der Struktur von Atomen und Molekülen. Im Gegensatz zur Coulomb-Wechselwirkung, die nur die abstoßende oder anziehende Kraft zwischen geladenen Teilchen beschreibt, berücksichtigt die Elektronenwechselwirkung zusätzlich die quantenmechanischen Eigenschaften der Elektronen, insbesondere ihre Wellenfunktion und Spinzustände.

Ein zentrales Konzept ist die **Pauli-Ausschlussprinzip**, das besagt, dass zwei Fermionen – zu denen Elektronen gehören – nicht im selben Quantenzustand existieren können. Dies führt zu einer geordneten Besetzung von Elektronenschalen und Orbitalen, was die chemische Periodizität erklärt. Die Wechselwirkung zwischen Elektronen beeinflusst auch ihre Bewegung in einem Atom oder Molekül, etwa durch die Bildung von Bindungen oder die Ausbildung von Hybridorbitalen.

In der Festkörperphysik spielt die Elektronenwechselwirkung eine entscheidende Rolle für die Entstehung von Phänomenen wie Supraleitung oder magnetischen Eigenschaften. Hier können kollektive Effekte wie die Bildung von Cooper-Paaren oder die Wechselwirkung mit Gitterschwingungen (Phononen) auftreten. Die genaue Beschreibung dieser Wechselwirkungen erfordert oft Näherungsverfahren wie die Störungstheorie oder numerische Methoden wie die Dichtefunktionaltheorie (DFT).

Experimentell lässt sich die Elektronenwechselwirkung durch spektroskopische Methoden wie Photoelektronenspektroskopie oder Röntgenabsorptionsspektroskopie untersuchen, die Aufschluss über die Elektronenverteilung und ihre Wechselwirkungen geben. Die genaue Quantifizierung dieser Effekte bleibt jedoch eine Herausforderung, da sie oft nicht exakt analytisch lösbar sind.