Kvantetallet

Kvantetallet er et begrep fra kvantemekanikken som angir diskrete, kvantiserte verdier for fysiske størrelser i mikroskopiske systemer. I atomfysikk beskriver kvantetallene tilstanden til et elektron i et atom og bestemmer energi, form og orientering av atomorbitalene.

For hydrogenlignende systemer brukes vanligvis fire kvantetall: hovedkvantetallet n (n = 1, 2, 3, ...) som primært bestemmer energinivået; azimutalkvantetallet l (l = 0, 1, ..., n−1) som angir orbitalens vinkelform; magnetisk kvantetall m_l (m_l = −l, ..., 0, ..., +l) som beskriver orientering i et ytre magnetfelt; og spinnkvantetallet m_s (vanligvis ±1/2 for elektroner) som angir egenrotasjonen. Kombinasjonen av disse kvantetallene bestemmer orbitalens kvantemekaniske bølgefunksjon.

Kvantetall forklarer atomers spektrallinjer, degenerasjoner og seleksjonsregler ved overgang mellom tilstander. Pauli-eksklusjonsprinsippet sier at to elektroner i samme atom ikke kan ha identiske sett med kvantetall, noe som ligger til grunn for kjemiske periodesystemets struktur. Begrepet generaliseres til andre størrelser som totalvinkelmoment j, paritet og kvantetall i nukleær og partikkelfysikk, hvor kvantetallene følger symmetrier og bevarelseslover i det aktuelle fysiske systemet. Kvantetallene har historiske røtter i Bohrs og Schrödingers modeller for atomet.