교환력

요약 두 개의 동종 미립자간에 작용하는 힘으로, 위치 ·스핀 ·하전(荷電) 등의 교환효과를 수반하는 일을 말한다. 핵물리학이나 소립자물리학등에서 주로 사용되는 개념으로 양자 범위에서만 나타나는 힘이다.

이러한 종류의 힘은 고전이론에서는 나타나지 않는 양자론 특유의 것이다. 교환력의 퍼텐셜은 입자의 상대거리의 함수에 교환연산자를 곱한 형식으로 나타낸다. 그 때문에 교환력은 화학의 원자가에 경험적으로 상정되어 있던 바와 같은 포화성을 나타내는 것이 특징이다. 교환력으로서 최초로 지적된 것은 화학결합의 양자역학적 이론(하이틀러-런던의 이론, 1927)이며, 원자간힘(공유원자가)이 전자의 위치교환효과를 수반하는 교환력(교환적분)으로 설명되었다. 전자의 스핀교환력은 W.K.하이젠베르크의 강자성의 양자론에 이용되었다. 그 뒤 핵력 설명에도 각종 교환력이 중요한 역할을 하고 있다는 것이 증명되어, 물성론(物性論)뿐만 아니라 핵물리학 및 소립자물리학에서 널리 쓰이는 개념이 되었다. 위치교환력을 마조라나형, 스핀교환력을 바틀레트형, 하전교환력을 하이젠베르크형이라고도 한다.