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Energieniveaus von zweifach ionisiertem Sauerstoff mit grün eingezeichneten verbotenen Übergängen. Angegeben sind die Wellenlängen der Emissionslinien in nm.

Een verboden overgang is in de natuurkunde een overgang van een energieniveau – of algemener van een (kwantummechanische) toestand – naar een andere, als die overgang helemaal niet of veel zeldzamer voorkomt als andere overgangen in hetzelfde systeem.

„Verboden“ wegens een natuurwet

Overgangen die in strikte zin verboden zijn, zijn overgangen die wegens een natuurwet niet kunnen gebeuren.

Im engeren Sinn verbotene Übergänge sind solche, die gemäß einem Naturgesetz nicht vorkommen können. Die Existenz solcher Übergänge wäre eine Verletzung des Naturgesetzes und damit ein Hinweis auf dessen Gültigkeitsgrenzen. Welche Übergänge erlaubt und welche verboten sind, wird manchmal in Auswahlregeln formuliert.

Entsprechend gibt es verbotene Zerfälle. Beispielsweise müsste einem Kohlenstoff-12-Atomkern Energie von außen zugeführt werden, um ihn in einen der Kerne Stickstoff-12 oder Bor-12 umzuwandeln, denn deren Masse ist größer (siehe Masse-Energie-Äquivalenz). Der spontane Übergang – der Betazerfall – ist hier „energetisch verboten“, d. h., er widerspräche dem Energieerhaltungssatz."

In fisica, una linea proibita è una linea spettrale, emessa da un atomo dove avvengono transizioni di energia non permesse dalle regole di selezione della meccanica quantistica. In fisica ciò non significa che il processo viola le leggi di natura ma che esso non ha potuto prodursi attraverso la via più efficiente (dipolo elettrico). Quando un atomo o una molecola è in uno stato eccitato, c'è una piccola probabilità che la transizione si verifichi. Per definizione, tale probabilità è molto inferiore a quella delle transizioni permesse dalle regole di selezione. Di conseguenza, se un atomo può emettere radiazione mediante una transizione permessa, quasi certamente seguirà questa strada piuttosto che quella proibita. Tuttavia le transizioni proibite hanno una probabilità non nulla. Gli stati che possono decadere solo in questo modo (i cosiddetti stati metastabili) di solito hanno una durata di alcuni millisecondi, molto più lunga degli stati che decadono mediante transizioni permesse, che hanno durata inferiore al microsecondo.

„Verboden“ in de zin van „zelden waar te nemen“

Als verboten werden auch Übergänge bezeichnet, die unter Laborbedingungen nur sehr selten auftreten, obwohl sie keinem physikalischen Gesetz widersprechen. Der Grund für die Seltenheit kann beispielsweise in der „Konkurrenz“ eines anderen Zielzustandes mit höherer Übergangswahrscheinlichkeit oder in der Konkurrenz mit einem anderen Mechanismus der Zustandsänderung (siehe folgenden Abschnitt) liegen.

Verboden emissielijnen

Grünes Emissionslicht des Katzenaugennebels (NGC 6543), Hubble-Weltraumteleskop 1995

Grünes Polarlicht

Bei manchen astronomischen Objekten, etwa dem Katzenaugennebel, wurden grüne Emissionslinien beobachtet, die durch strahlende Abregung eines metastabilen Energieniveaus entstehen. Da sie im Labor auf der Erde üblicherweise nicht erzeugt werden können, vermutete man zunächst ein auf der Erde bis dahin unbekanntes Element namens Nebulium als Quelle dieser Linien. Ein Beispiel in der Erdatmosphäre sind die „verbotenen“ grünen Sauerstofflinien des Polarlichts.

Die Entstehung solcher verbotenen Linien klärte 1927 Ira S. Bowen beim Nebulium auf: Unter irdischen Bedingungen werden die Atome oder Moleküle durch Stöße abgeregt, bevor sie ihre Anregungsenergie abstrahlen können. Unterhalb einer Teilchendichte von 10⁸/cm³ ist hingegen die mittlere Zeit zwischen den Stößen der Teilchen untereinander größer als die Besetzungsdauer des metastabilen Zustands, und der Übergang mit Strahlungsemission wird wahrscheinlich. Daher treten die verbotenen Linien in stark verdünnten Gasen wie denen der oberen Atmosphäre oder im interstellaren Medium auf.

Bei der Beschreibung eines Spektrums werden verbotene Linien durch eckige Klammern um das emittierende Atom oder Ion gekennzeichnet.

Einige der markantesten Emissionslinien von H-II-Gebieten und planetarischen Nebeln sind solche verbotenen Linien, so etwa die [O III]-Linie des zweifach ionisierten Sauerstoffs bei 500,7 nm oder die [N II]-Linie des einfach ionisierten Stickstoffs bei 658,3 nm. Die Sonnenkorona zeigt besonders starke verbotene Linien von hochgeladenen Ionen, z. B. die „grüne“ Linie des 13-fach positiv geladenen Fe¹³⁺-Ions, [Fe XIV] bei 530,3 nm.