Techniklexikon

Auswahlregeln

Regeln, die die Existenz von Prozessen zwischen Elementarteilchen oder Übergängen zwischen den Quantenzuständen eines physikalischen Systems, z.B. eines Atoms oder Atomkerns, ausschliessen, wenn diese zwar den Energie- oder Impulserhaltungssätzen genügen, aber den anderen Erhaltungssätzen widersprechen, z.B. denen für Drehimpuls (Spin), Parität, Ladung oder Strangeness.

In der Atomspektroskopie sind nur Strahlungsübergänge zwischen solchen Elektronenniveaus erlaubt, für die sich der Drehimpuls um eine Einheit oder gar nicht ändert. Könnte ein Atom von jedem seiner Quantenzustände in jeden anderen möglichen übergehen, müssten weit mehr Spektrallinien als die beobachteten auftreten. Diese Auswahlregel gilt nicht absolut, sondern kann durch äussere Störungen, z.B. starke elektrische Felder, teilweise aufgehoben werden; sie gilt ferner nur für elektrische Dipolstrahlung, jedoch nicht für magnetische Dipol- und höhere Multipolstrahlung, die bei Strahlungsübergängen in Atomkernen wesentlich sind.

In der Festkörperphysik unterliegen Übergänge zwischen verschiedenen elektronischen Zuständen den durch die Kristallsymmetrie bedingten Verboten. Die Bloch-Funktionen haben infolge der Kristallsymmetrie bestimmte Transformationseigenschaften, die, zusammen mit den Symmetrieeigenschaften des die Übergänge bewirkenden Störoperators, das notwendige Verschwinden gewisser Übergangsmatrixelemente zur Folge haben.

Die Auswahlregeln für solche verbotenen Übergänge lassen sich mit gruppentheoretischen Methoden über die Charaktere gewinnen (Darstellung von Gruppen). Besonders wichtig sind die Auswahlregeln für optische Übergänge.

Für die Reaktionen der Elementarteilchenphysik gelten entsprechende Auswahlregeln, z.B. die Erhaltung der Ladung oder der Baryonenzahl. Dagegen ist die Strangeness bei schwachen Wechselwirkungen keine Erhaltungsgrösse.