Hoe ontstaan up- and down-spin elektronen?

De 'waarom' vraag is inderdaad interessant maar lastig te beantwoorden. Kwantumspin is niet de feitelijke draaiing van een elektron maar heet zo omdat spin aan dezelfde wiskundige wetten voldoent als impulsmoment.

Dat kwantumspin bestaat heeft echter wel belangrijke consequenties. Het is daarbij niet zo dat er altijd twee elektronen met verschillende spin in een orbitaal zitten. Een enkel elektron in een orbitaal kan namelijk ook. Wat je bedoelt is dat in een orbitaal geen twee elektronen met dezelfde spin kunnen zitten. Dat heet het uitsluitingsprincipe van Pauli.

Een van de gevolgen is dus dat er een limiet zit op het aantal elektronen in een orbitaal. Dit zorgt ervoor dat als een schil vol is elektronen in een hogere schil moeten zitten. Als gevolg kunnen moleculen niet onbeperkt dicht op elkaar geduwd worden wat voor de stabiliteit van materie zorgt. Of zoals die wiki zegt: "Zonder het pauliprincipe zouden we door de vloer zakken."