Vahetusmõju

Vahetusmõju ehk vahetusinteraktsioon (inglise keeles exchange interaction) on kvantmehaanikas vastastikmõju (interaktsioon), mis toimub ainult eristamatute (identsete) osakeste vahel. Vahetusinteraktsioon muudab kahe või enama eristamatu osakese vahelise kauguse keskmist väärtust, kui nende lainefunktsioonid kattuvad. Vahetusinteraktsiooni tõttu see kaugus suureneb (fermionide puhul) või väheneb (bosonite puhul), võrreldes sellega, kui osakesed oleksid eristatavad. Seega vahetusmõju suurendab või vähendab interakteeruvatest identsetest osakestest koosneva füüsikalise süsteemi energiat, võrreldes energia väärtusega süsteemis, kus osakesed ei ole identsed, vaid omadustelt eristatavad.

Vahetusmõjuga seostatav jõud pole võrreldav klassikalise jõuga, sest sellel puudub jõuvektor. Vahetusmõju jõudu tuleb eristada näiteks elektromagnetilisest jõust, mis esineb kahe elektroni vahel footonivahetuse puhul, või tugeva interaktsiooni jõust kahe kvargi vahel, mis tekib gluuonivahetuse puhul. Vahetusmõju jõud on seega puhtalt kvantmehaanika nähtus.

See nähtus põhineb niisiis eristamatute osakeste lainefunktsioonil ja on seotud sümmeetriavahetusega (sümmeetria – asümmeetria). Bosonid ja fermionid võivad seega läbi teha vahetusinteraktsiooni protsessi: fermionide puhul on see seotud Pauli välistamise põhimõttega, bosonite puhul toimib vahetusmõju jõud efektiivse külgetõmbe vormis, mis põhjustab identsete osakeste ümberrühmitamist, nagu näiteks Bose-Einsteini kondenssadi puhul.

Vahetusinteraktsiooniga kaasneval lisaenergial on oluline mõju aatomistruktuurile ja keemilisele sidemele ning oma osa ka ferromagnetismi tekkes.

Vahetusmõju avastasid füüsikud Werner Heisenberg ja Paul Dirac 1926. aastal.