Fysik och text av Wolfgang Pauli. Biografi Erkännande och de senaste åren

(1890 - 1958)

Den österrikisk-schweiziska fysikern Wolfgang Ernst Pauli föddes den 25 april 1890 i Wien i familjen till en berömd fysiker och biokemist, professor i kolloidkemi vid universitetet i Wien.

Medan han fortfarande gick i skolan visade han extraordinära matematiska förmågor, studerade självständigt högre matematik och Albert Einsteins just publicerade arbete om allmän teori relativitet.

Sedan 1918 har Wolfgang Pauli studerat vid universitetet i München under ledning av den berömde fysikern Arnold Sommerfeld. 1921, efter att ha tagit sin doktorsexamen, arbetar han vid universitetet i Göttingen som assistent åt Max Born och James Franco, och 1922-1923. vid Institutet for Teoretisk Fysik i Köpenhamn som assistent till Niels Bohr.

1923 Pauli blir biträdande professor i teoretisk fysik vid universitetet i Hamburg, där han 1924, för att förklara spektrallinjernas hyperfina struktur, lade fram kärnspinnhypotesen, och föreslår teorin om förekomsten av spinn och magnetiska moment av kärnor. Under 1924-1925 han formulerade en av de viktiga principerna för modern teoretisk fysik, enligt vilken två identiska partiklar med halvheltalsspinn inte kan vara i samma tillstånd - Pauli princip. Han förklarade paramagnetismen hos elektrongas i en metall (1927), strukturen hos atomernas elektronskal, 1927 introducerade han spinn i den nya kvantmekaniken, och för att beskriva elektronmatrisens spinn (Pauli-spinmatriser) skapade också teorin om elektronspin.

1928 Wolfgang Pauli väljs till professor vid Federal Institute of Technology i Zürich, där han arbetar till slutet av sitt liv, med undantag för två perioder som tillbringades i USA: 1935 - 1936. - föreläsare vid institutet grundforskning i Princeton (New Jersey) och 1940-1946. - Chef för institutionen för teoretisk fysik vid samma institut. År 1929, tillsammans med Werner Heisenberg, gjorde Pauli ett försök att formulera kvantelektrodynamik, och introducerade ett allmänt schema för fältkvantisering, som lade grunden för en systemteori för fältkvantisering. Förklarade den hyperfina strukturen hos atomspektra (1928).

1931 Wolfgang Pauli lade fram en hypotes angående förekomsten av neutriner och formulerade (1933) dess huvudsakliga egenskaper. Neutrinos registrerades först 1956.

1940 bevisade han ett teorem om sambandet mellan statistik och spinn, 1941 visade han att naturvårdslagen elektrisk laddningär associerad med invarians under gauge-transformationer.

1945 tilldelades Pauli Nobelpriset i fysik "för sin upptäckt av uteslutningsprincipen, som också kallas Pauli-principen."

1946 Wolfgang Pauli blev schweizisk medborgare. Han ägnade sig aldrig åt vaga argument eller ytliga bedömningar och utsatte sitt eget arbete för kompromisslös granskning. kritisk analys, för vilket hans kollegor kallade honom "fysikens samvete". År 1955 formulerade vetenskapsmannen den slutliga versionen av satsen, som återspeglar symmetrierna hos elementarpartiklar.

PAULI WOLFGANG

(1900 – 1958)

Den berömde schweizisk-österrikiske fysikern Wolfgang Ernst Pauli föddes den 25 april 1900 i Wien till Wolfgang Joseph Pauli och Bertha Pauli (född Schütz).

Fadern till den framtida vetenskapsmannen var en berömd fysiker och biokemist, professor i kolloidkemi vid Medical School vid universitetet i Wien. Han kom från en judisk familj i Prag, men konverterade senare till den katolska tron. Wolfgangs mamma var förknippad med den wienska bohemvärlden, var vän med många teaterbesökare och journalister och var själv en mästerlig författare. Wolfgang Ernst Pauli fick sitt mellannamn för att hedra sin gudfarbror, fysiker och filosof Ernst Mach.

Barnen i familjen Pauli visade sig vara mycket begåvade: Wolfgangs yngre syster blev skådespelerska och Wolfgang blev en världsberömd vetenskapsman.

Wolfgangs föräldrar skickade honom för att studera vid Wiens förbundsgymnasium. Paulis klasskamrat på gymnasiet var den blivande Nobelpristagaren, Richard Kuhn, som fick detta pris i kemi 1938. Redan inne tidiga år Under studietiden växte Paulis talanger inom matematikområdet fram. Snart, efter att ha självständigt studerat gymnasiets läroplan, bytte han till att studera högre matematik.

Medan han var på gymnasiet blev Wolfgang intresserad av Albert Einsteins arbete med allmän relativitetsteori. Vid 18 års ålder tog den framtida vetenskapsmannen examen från gymnasiet. Vid det här laget hade han redan en publicerad artikel om problemet med gravitationsfältsenergi.

1918 gick den unge Pauli in på universitetet i München, där han studerade under ledning av den berömda fysikern Arnold Sommerfeld. Sommerfeld ansågs vara grundaren av Münchens skola för teoretisk fysik. Efter att ha lärt sig om Paulis intresse för relativitetsteorin, rekommenderade han att hans student skulle fortsätta forskningen inom detta område. Redan nästa år såg världen två verk av Pauli ägnade åt möjligheterna att generalisera den allmänna relativitetsteorin.

1920 förberedde Sommerfelds vän, den tyske matematikern Felix Klein, publiceringen av Encyclopedia matematiska vetenskaper" Klein bad Sommerfeld att granska Einsteins relativitetsteori, och han gav i sin tur den 20-årige Pauli i uppdrag att förbereda ett papper. Efter en tid låg artikeln på Sommerfelds skrivbord. I den analyserade författaren Einsteins allmänna och speciella relativitetsteorier på 250 sidor! Efter att ha läst artikeln beskrev Sommerfeld den som "helt enkelt mästerligt gjord". Därefter blev denna monografiartikel en klassiker. Den har publicerats många gånger som en separat bok i olika länder.

När artikeln fångade Einsteins öga visste han, efter att ha berömt Pauli, inte vad han skulle bli mer förvånad över - att författaren skrev en så mogen bok vid 21 års ålder, eller hur djupt han lyckades förstå utvecklingen av idé och penetration i fenomenens fysiska väsen.

Ung sedan 1920 vetenskapsman började vara intresserad av mikrokosmos av atomer och spektra. 1921, under ledning av Sommerfeld, försvarade han framgångsrikt sin doktorsavhandling om studiet av vätemolekylen och doktorerade.

Samma år bestämde sig Pauli för att fortsätta sin vetenskapliga forskning och lära av den tidens mest briljanta människor. Han reste till Göttingen, där han blev Max Borns assistent vid institutionen för teoretisk fysik vid universitetet i Göttingen. Pauli arbetade också med James Frank i hans laboratorium i Göttingen.

I slutet av 1922, efter att ha arbetat i Schweiz, flyttade Pauli till Köpenhamn, där han blev assistent till "tidens geni" Niels Bohr vid Institutet för teoretisk fysik. Förutom vetenskaplig forskning hjälpte Pauli Bohr att översätta sitt arbete till tysk. Pauli arbetade som Bohrs assistent fram till 1923, då han erbjöds tjänsten som biträdande professor i teoretisk fysik vid universitetet i Hamburg.

Samarbete med Sommerfeld, Born, Frank och Bohr väckte hos den unge vetenskapsmannen ett ännu större intresse för atomernas och subatomära partiklars mikrovärld – i kvantteorin.

1924 formulerade Pauli en av mikrovärldsfysikens viktigaste lagar, som bär hans namn. Detta föregicks av ett antal enastående upptäckter från den tiden.

Efter att den briljante fysikern Rutherford utvecklade planetmodellen för atomen 1911, uppstod nya frågor angående fenomenen atomproblem. Enligt den klassiska fysikens postulat måste elektroner som finns i banor runt den centrala kärnan kontinuerligt avge elektromagnetisk strålning. Samtidigt måste de förlora energi och, genom att lyda kärnans attraktion, närma sig den i en spiral.

1913 presenterade Bohr världen med sin teori, som gick ut på att elektroner bara kunde vara i vissa banor. Som ett resultat kan de inte kontinuerligt avge strålning. En elektron kan röra sig från en bana till en annan endast i händelse av ett kvantsprång.

Med hjälp av Bohr-modellen var det möjligt att förutsäga de karakteristiska egenskaperna hos de enklaste atomspektra, till exempel vätespektrumet. Men det gick inte att tillämpa modellen på beskrivningen av komplexa atomer.

Bohr gav ingen tydlig förklaring till stabiliteten i elektronbanor. Även om det var tydligt att elektroner inte kan falla ner på kärnan i en spiral, är det inte alls klart varför detta är omöjligt till följd av en abrupt övergång från en tillåten bana till en annan.

1924 introducerade Pauli begreppet en "ny grad av frihet" i kvantmekaniken. Året därpå definierade G. Uhlenbeck och S. Goodsmit det som elektronens spinn.

Pauli föreslog uteslutningsprincipen, enligt vilken två identiska partiklar med halvheltalsspinn (deras egen rörelsemängd) inte samtidigt kan vara i samma tillstånd. Formulerad för elektroner i en atom, utvidgades Pauli-principen senare till alla partiklar med halvheltalsspinn (fermioner). Elektroner har ett halvt heltalsspinn. Pauli-förbudet gällde inte andra partiklar med heltalsspinn.

I enlighet med Pauli-principen har spinnet i ett magnetfält två möjliga orienteringar: spinnaxeln kan riktas i samma riktning som fältet, eller i motsatt riktning. Själva rörelsen av en elektron längs dess bana i en atom bestämmer en annan axel, vars orientering beror på det applicerade yttre fältet. Eftersom det finns olika kombinationer av orienteringar (spin och orbital), förklarar detta existensen stort antal atomenergitillstånd.

I sitt efterföljande arbete visade Pauli att uteslutningsprincipen är en konsekvens av sambandet mellan spin och Fermi–Dirac-statistiken som finns inom relativistisk kvantmekanik, och gav också en analytisk motivering till varför elektroner inte upptar den lägsta energinivån i atomen . För att göra detta var han tvungen att förbättra Bohrs modell.

Forskaren föreslog att elektronernas banor i en atom beskrivs med fyra kvanttal för varje elektron. Med hjälp av dessa siffror bestäms elektronens grundläggande energinivå, dess orbitala rörelsemängd, dess magnetiska moment och orienteringen av dess spin. Vilket som helst av dessa kvanttal kan ta ett av vissa värden, och endast vissa kombinationer av dessa värden existerar. Baserat på Pauli-uteslutningsprincipen kan inga två elektroner i ett system ha samma uppsättningar av kvanttal, och vilket som helst av skalen på en atom innehåller ett antal banor som bestäms av kvanttalens värden.

Uteslutningsprincipen som utvecklats av Pauli spelade en viktig roll för att förstå lagarna för strukturen och beteendet hos de elektroniska skalen av atomer, atomkärnor och molekylspektra.

Principen om förbud ligger också till grund för Fermi–Dirac-statistiken, som spelade viktig roll för att förstå mikrovärldens fysik. Tack vare honom utvecklades kvantteori fast, och statistik för elektrongas bestämdes, vilket låg till grund för att förklara de termiska, magnetiska och elektriska egenskaperna hos fasta ämnen.

Tack vare Paulis arbete har systemet för arrangemang av element i periodiska systemet och dem kemisk reaktion.

Tillsammans med Schrödinger, Heisenberg, Bohr och Dirac utvecklade Pauli en teoretisk apparat som användes för att beskriva atomära och subatomära system. Efter att Heisenberg föreslog matrisrepresentationen av kvantmekaniken 1926, använde Pauli den för att beskriva det observerade spektrumet av väte.

Som ett resultat av dessa forskares forskning skapades en kvantmekanisk modell av atomen. Tack vare Paulis ansträngningar hittade kvantmekaniken sin väg in i vetenskapsområden som studerar högenergipartiklars fysik och partiklars interaktion med ljus och andra former av elektromagnetiska fält. Senare blev dessa områden inom fysiken kända som relativistisk kvantelektrodynamik.

1927 föreslog Pauli en generalisering av Schrödinger-ekvationen för att beskriva partiklar med halvheltalsspinn och introducerade spinorer för att beskriva elektronens spinn.

Efter att vetenskapsmannen tog tjänsten som professor vid Federal Polytechnic Institute i Zürich 1928, utökades utbudet av hans vetenskapliga intressen avsevärt. Pauli blev intresserad av fasta tillståndets fysik, i synnerhet problemen med dia- och paramagnetism, kvantfältteori och elementarpartikelfysik.

Han stannade kvar som professor vid Zürich-institutet fram till sin död, med undantag för två perioder som han tillbringade som vetenskapsman i USA.

1930 gjorde Pauli ännu en lysande upptäckt. Många studier av beta-sönderfall som utfördes på 1930-talet ledde många forskare till slutsatsen att den totala energin hos neutronsönderfallsprodukterna - elektron och proton - mindre energi neutron före sönderfall. Detta innebar att vid vissa ögonblick i mikrokosmos lagarna för bevarande av energi och momentum inte uppfylldes. Pauli motsatte sig starkt denna idé. I sitt brev till deltagarna i Tübingen-seminariet föreslog han att produkterna från beta-sönderfall inkluderade en annan okänd partikel. Eftersom det vid den tiden var omöjligt att experimentellt bevisa partikelns existens, antog forskaren att den hade en svag laddning och därför inte kunde registreras.

Oförmågan att registrera partikeln förklarade förlusten av energi. År 1933 hade Pauli formulerat de grundläggande egenskaperna hos partikeln, som Enrico Fermi kallade neutrinon. Det var möjligt att experimentellt bevisa förekomsten av neutriner bara tjugo år senare, 1956.

År 1940 bevisade forskaren ett teorem om spinn till statistik.

Rädd för det tyska trupper invaderar Schweiz, accepterade vetenskapsmannen en inbjudan från Princeton University 1941 och flyttade till USA. Fram till 1946 arbetade Pauli vid Princeton som professor vid Institutet för grundforskning och ledde avdelningen för teoretisk fysik.

År 1945, "för upptäckten av uteslutningsprincipen, som också kallas Pauli uteslutningsprincipen", tilldelades vetenskapsmannen Nobelpriset i fysik. Pauli åkte inte till Stockholm för prisutdelningen, och den överlämnades till honom genom en amerikansk ambassadtjänsteman. Året därpå skickade vetenskapsmannen sin Nobelföreläsning "Utslutningsprincipen och kvantmekaniken" till Stockholm, där han sammanfattade resultaten av sitt arbete inom kvantmekaniken, inklusive utvecklingen av Pauli-principen.

1946 återvände nobelpristagaren till Zürich, där han accepterade schweiziskt medborgarskap och fortsatte att undervisa vid Polytekniska institutet i Zürich.

I sina senaste verk utvecklade den briljanta vetenskapsmannen partikelfysik och forskar om samspelet mellan högenergipartiklar och interaktionskrafter.

Niels Bohr kallade sin unga kollega "fysikens klara samvete" eftersom Pauli var skoningslöst och överdrivet kritisk mot både sitt eget och sina kollegors arbete. Till och med hans vänners verk karakteriserades av honom som "fullständigt felaktiga" eller "inte bara felaktiga, utan nådde inte ens nivån av felaktiga!" Under sin livstid blev han den aktiva hjälten i många skämt. Ryktet säger att efter Heisenberg presenterade Pauli sin ny teori, en tid senare fick han ett brev från Pauli. Brevet innehöll en fyrkant med lappen "Jag kan rita som Tizian", och längst ner på brevet med liten handstil stod det: "Det enda som saknas är detaljerna."

Den berömda vetenskapsmannen var hundra procent teoretiker. Det ryktades att känslig elektronisk utrustning omedelbart misslyckades så fort han gick in i forskningslaboratoriet. Denna "Pauli-effekt", som också blev världsberömd, ingick i olika samlingar av kategorin "fysiker skämtar."

Bland de många fall som är associerade med "Pauli-effekten" fanns det här. En dag, i James Franks laboratorium i Göttingen, förstördes en dyr installation av en oväntad förödande explosion. Som det visade sig senare inträffade explosionen just vid den tidpunkt då tåget som Pauli färdades i från Zürich till Köpenhamn stannade några minuter i Göttingen.

Den berömda vetenskapsmannens första äktenskap misslyckades. 1934 gifte han sig en andra gång - med Francis Bertram. Paret älskade att lyssna på musik och besöka teatern.

Paulis ensamma långa promenader blev samtalsämne. Han tyckte också om att fiska och vandra i Alperna.

En av vetenskapsmannens bästa vänner var över hela världen berömd psykolog Carl Gustav Jung, som Pauli korresponderade mycket med från 1923 till sin död. Av deras korrespondens blev det tydligt att lejonparten av förklaringarna till begreppet synkronicitet som introducerades av Jung faktiskt tillhör Pauli. Dessutom var vetenskapsmannen intresserad av arketyper, konceptet om det kollektiva omedvetna, jämförelse inre värld person med världen utanför, uppvuxen i Jungs verk.

Den österrikisk-schweiziska fysikern Wolfgang Ernst Pauli föddes i Wien. Hans far, Wolfgang Joseph Pauli, var en berömd fysiker och biokemist, professor i kolloidkemi vid universitetet i Wien. Hans mor, Bertha (född Schütz) Pauli, var en författare med anknytning till wienska teater- och journalistkretsar. Hertha, Paulis yngre syster, blev skådespelerska och författare. Ernst Mach, den berömde fysikern och filosofen, var hans gudfar. I gymnasium I Wien visade Pauli extraordinära matematiska förmågor, men eftersom han tyckte att klassarbetet var tråkigt bytte han till Självstudie högre matematik och därför omedelbart läst Albert Einsteins just publicerade arbete om den allmänna relativitetsteorin.

1918 gick Pauli in på universitetet i München, där han studerade under ledning av den berömda fysikern Arnold Sommerfeld. Vid den här tiden var den tyske matematikern Felix Klein upptagen med att ge ut ett matematiskt uppslagsverk. Klein bad Sommerfeld att skriva en recension av Einsteins allmänna och speciella relativitetsteorier, och Sommerfeld bad i sin tur 20-åriga Pauli att skriva tidningen. Han skrev snabbt ett 250-sidigt papper, som Sommerfeld beskrev som "helt enkelt gjort mästerligt", och Einstein berömde.

1921, efter att ha avslutat sin doktorsavhandling om teorin om vätemolekylen och doktorerat på kortast möjliga tid för universitetet, reste Pauli till Göttingen, där han började vetenskaplig forskning med Max Born och James Frank. I slutet av 1922 arbetade han som assistent till Niels Bohr i Köpenhamn. Genom att arbeta under Sommerfeld, Born, Frank och Bohr blev Pauli intresserad av det nya fysikområdet, kvantteorin, som handlade om studiet av atomen och subatomära partiklar, och han blev helt fördjupad i de problem som fysiker ställs inför inom detta område.

Även om den klassiska fysikens principer kunde förklara beteendet hos makroskopiska fysikaliska system på ett tillfredsställande sätt, misslyckades försök att tillämpa samma principer på fenomen i atomskala. Atomens kärnmodell verkade särskilt komplex, där elektroner roterade i banor runt den centrala kärnan. Enligt principerna för klassisk fysik ska elektroner som roterar i omloppsbana kontinuerligt avge elektromagnetisk strålning, förlora energi och spiralera närmare kärnan. 1913 föreslog Bohr att elektroner inte kan sända ut strålning kontinuerligt eftersom de måste förbli i sina tillåtna banor; alla mellanliggande banor är förbjudna. En elektron kan bara sända ut eller absorbera strålning genom att göra ett kvantsprång från en tillåten bana till en annan.

Bohrs modell baserades delvis på studiet av atomspektra. När ett element värms upp och blir en gas eller ånga, avger det ljus med ett karakteristiskt spektrum. Detta spektrum är inte ett kontinuerligt färgområde som solens spektrum, utan består av en sekvens av ljusa linjer med specifika våglängder åtskilda av bredare mörka områden. Bohrs atommodell förklarade kärnan i atomspektra: varje linje representerade ljuset som sänds ut av en atom när elektroner rör sig från en tillåten bana till en annan bana med lägre energi. Dessutom förutspådde modellen de flesta korrekt karaktäristiska egenskaper det enklaste atomspektrumet - vätespektrumet. Samtidigt var denna modell mindre framgångsrik i att beskriva spektra av mer komplexa atomer.

Ytterligare två betydande brister i Bohrs modell hjälpte Pauli senare att göra sitt betydande bidrag till kvantteorin. För det första kunde denna modell inte förklara några av de subtila detaljerna i vätespektrumet. Till exempel, när en atomgas placerades i ett magnetfält, splittrades vissa spektrallinjer i flera tätt åtskilda linjer, en effekt som först upptäcktes av Pieter Zeeman 1896. Viktigare var dock att stabiliteten i elektronbanor inte kunde vara helt förklarade. Även om det ansågs uppenbart att elektronerna inte kunde spiralera ner på kärnan och kontinuerligt sända ut strålning, fanns det ingen uppenbar anledning till varför de inte skulle sjunka i hopp, flytta från en tillåten bana till en annan och samlas i det lägsta energitillståndet.

1923 blev Pauli biträdande professor i teoretisk fysik vid universitetet i Hamburg. Här var han i början av 1925 engagerad i teoretiska studier av atomernas struktur och deras beteende i magnetiska fält, utveckla teorin om Zeeman-effekten och andra typer av spektral uppdelning. Han antog att elektroner hade en egenskap som Samuel Goudsmit och George Uhlenbeck senare kallade spinn, eller inneboende vinkelmomentum. I ett magnetfält har elektronspinnet två möjliga orienteringar: spinnaxeln kan riktas i samma riktning som fältet, eller i motsatt riktning. Orbitalrörelsen hos en elektron i en atom definierar en annan axel, som kan orienteras olika beroende på det applicerade yttre fältet. De olika möjliga kombinationerna av spinn- och orbitalorientering skiljer sig något i energi, vilket resulterar i ett ökande antal atomenergitillstånd. Elektronövergångar från var och en av dessa undernivåer till någon annan omloppsbana motsvarar något olika våglängder av ljus, vilket förklarar den subtila uppdelningen av spektrallinjer.

Strax efter att Pauli introducerade denna egenskap av "tvetydighet" hos elektronen, förklarade han analytiskt varför alla elektroner i en atom inte upptar den lägsta energinivån. I hans förfining av Bohrs modell beskrivs de tillåtna energitillstånden, eller banorna, för elektroner i en atom med fyra kvanttal för varje elektron. Dessa siffror bestämmer elektronens grundläggande energinivå, dess omloppsrörelsemängd, dess magnetiska moment och (detta var Paulis bidrag) orienteringen av dess spin. Vart och ett av dessa kvanttal kan bara anta vissa värden; dessutom är endast vissa kombinationer av dessa värden tillåtna. Han formulerade en lag som blev känd som Paulis uteslutningsprincip, som säger att inga två elektroner i ett system kan ha samma uppsättning kvanttal. Således kan varje skal i en atom bara innehålla ett begränsat antal elektronbanor, bestämt av de tillåtna värdena för kvantantal.

Pauli uteslutningsprincipen spelar en grundläggande roll för att förstå strukturen och beteendet hos atomer, atomkärnor, egenskaper hos metaller och andra fysikaliska fenomen. Den förklarar grundämnenas kemiska interaktioner och deras tidigare oklara arrangemang i det periodiska systemet. Pauli själv använde uteslutningsprincipen för att förstå de magnetiska egenskaperna hos enkla metaller och vissa gaser.

Strax efter att Pauli formulerat sin uteslutningsprincip fick kvantteorin en solid teoretisk grund genom arbetet av Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg och P. A. M. Dirac. Den teoretiska apparat de använde för att beskriva atomära och subatomära system kom att kallas kvantmekanik. Bohrs atommodell ersattes av en kvantmekanisk modell, som var mer framgångsrik i att förutsäga spektra och andra atomfenomen. Paulis prestationer utvidgade kvantmekaniken till områden som högenergipartikelfysik och samspelet mellan partiklar med ljus och andra former av elektromagnetiska fält. Dessa fält blev kända som relativistisk kvantelektrodynamik.

År 1928 efterträdde Pauli Peter Debye som professor vid Federal Institute of Technology i Zürich, en position som han innehade för resten av sitt liv, förutom två perioder som han tillbringade i USA; Han tillbringade läsåret 1935/36 som gästlektor vid Institutet för grundforskning i Princeton (New Jersey) och under andra världskriget, då han, av rädsla för att Tyskland skulle invadera Schweiz, återvände till samma institut, där han ledde Institutionen för teoretisk fysik från 1940 till 1946

På 30-talet han gjorde ytterligare ett viktigt bidrag till fysiken. Observationer av beta-sönderfallet av atomkärnor, där en neutron i kärnan avger en elektron och blir en proton, avslöjade ett uppenbart brott mot lagen om bevarande av energi: efter att ha tagit hänsyn till alla registrerade sönderfallsprodukter var energin efter sönderfallet mindre än dess värde före förfallet. År 1930 lade Pauli fram en hypotes enligt vilken det antogs att under ett sådant sönderfall emitterades någon oupptäckt partikel (som Enrico Fermi kallade en neutrino) som förde bort den förlorade energin, medan lagen om bevarande av rörelsemängd förblev i kraft . Neutrinos upptäcktes slutligen 1956.

1945 tilldelades Pauli Nobelpriset i fysik "för sin upptäckt av uteslutningsprincipen, även kallad Pauli uteslutningsprincipen." Han närvarade inte vid prisutdelningen, men den togs emot på hans vägnar av en medlem av amerikanska ambassaden i Stockholm.I Nobelföreläsningen som skickades till Stockholm året därpå sammanfattade Pauli sitt arbete om uteslutningsprincipen och kvantmekaniken.

Pauli blev schweizisk medborgare 1946. I sitt efterföljande arbete sökte han belysa problemen med högenergipartiklars interaktion och de krafter genom vilka de samverkar, d.v.s. studerade det område av fysik som nu kallas högenergifysik, eller partikelfysik. Han genomförde också djupgående forskning om vilken roll symmetri spelar i partikelfysik. Med verkligt fantastiska förmågor och förmågan att tränga djupt in i essensen av fysiska problem, var han intolerant mot vaga argument och ytliga bedömningar. Han utsatte sitt eget arbete för en sådan skoningslös kritisk analys att hans publikationer är praktiskt taget felfria. Kollegor kallade honom "fysikens samvete".

Efter en skilsmässa efter ett kort och olyckligt första äktenskap gifte Pauli sig 1934 med Franziska Bertram. Med ett djupt intresse för filosofi och psykologi hade han stor glädje i samtal med sin vän C. G. Jung. Han uppskattade också konst, musik och teater. Under sina semestrar älskade han att simma och vandra genom bergen och skogarna i Schweiz. Paulis intellektuella förmågor stod i skarp dissonans med hans "förmåga" att arbeta med händerna. Hans kollegor brukade skämta om den mystiska "Pauli-effekten", där blotta närvaron av en kort och överviktig vetenskapsman i laboratoriet verkade orsaka alla möjliga haverier och olyckor. I början av december 1958 blev Pauli sjuk och dog snart, den 15 december.

Förutom Nobelpriset tilldelades Pauli Franklin-medaljen från Franklin Institute (1952) och Max Planck-medaljen från German Physical Society (1958). Han var medlem i Swiss Physical Society, American Physical Society, American Basic Science Association och var även utländsk medlem

(1900-1958) Schweizisk teoretisk fysiker, grundare av kvantmekaniken

Wolfgang Pauli föddes i Wien. Hans far, Joseph Pauli, var en berömd fysiker och biokemist, professor vid universitetet i Wien. Den framtida vetenskapsmannens mamma, Bertha Pauli, var en berömd författare och teaterkritiker. Den framtida vetenskapsmannens gudfader var den berömda fysikern och filosofen Ernst Mach.

Som barn drömde Wolfgang Pauli om att bli skådespelare och studerade mycket musik med sin yngre syster, som senare faktiskt valde skådespelarfältet. Men på råd från lärare som märkte pojkens matematiska förmågor gick han in på universitetet i München, där han studerade i ett seminarium under ledning av den berömda fysikern Arnold Sommerfeld. 1921 tog den unge mannen examen från universitetet.

Men Wolfgang Pauli började studera naturvetenskap på allvar tack vare slumpen. Sommerfelds bekant, matematikprofessor Felix Klein, bad honom att skriva en artikel om relativitetsteorin för ett matematiskt uppslagsverk som publicerades i Tyskland. På grund av sitt fulla schema anförtrodde Sommerfeld detta arbete till Pauli.

Han skrev en "artikel" på 250 sidor som Sommerfeld skickade till Albert Einstein för granskning. Efter honom positiv feedback Pauli försvarade detta arbete som sin magisteruppsats. Bara ett år efter detta lämnade han in sin doktorsavhandling till försvar, efter den framgångsrika disputationen begav han sig till Göttingen, där han påbörjade undervisning och vetenskaplig verksamhet.

Wolfgang Pauli stannade dock inte länge i Göttingen. 1922 flyttade han till Köpenhamn och blev assistent till Niels Bohr. Där började den unge fysikern studera atomspektra. Medan han studerade dem gjorde Pauli viktiga tillägg till teorin om atomen som föreslagits av N. Bohr. I synnerhet kom han till slutsatsen att det är mer korrekt att inte tala om banorna där elektroner roterar runt atomkärnan, utan om skalen som de bildar runt den.

Dessutom visade Wolfgang Pauli att varje sådant skal kan innehålla ett strikt definierat antal elektroner.

Efter att denna teoretiska modell bekräftats av Erwin Schrödinger, Werner Heisenbergs och Paul Diracs arbete, blev det klart att Wolfgang Paulis arbete öppnade en ny riktning inom fysiken, som kallades kvantmekanik, och den viktigaste kvantmekaniska principen kallades Pauli-principen. Den unge vetenskapsmannen gjorde sina upptäckter medan han var docent vid universitetet i Hamburg.

1928 lämnade Wolfgang Pauli Tyskland och flyttade till Schweiz, där han började arbeta vid Zürichs tekniska högskola. 1930 publicerade han en artikel där han bevisade att under sönderfallet av en atomkärna, förutom elektroner och neutroner, borde ytterligare en oregistrerad partikel dyka upp. Denna upptäckt bekräftades år senare, efter upptäckten av Enrico Fermi, som döpte den till neutrino.

Wolfgang Pauli tillbringade åren av andra världskriget i USA. Där fick han 1945 veta att han vunnit Nobelpriset i fysik. Efter att ha fått den 1946 återvände Pauli till Schweiz, där han bodde till slutet av sitt liv.

Med stora förtjänster inom fysikområdet åtnjöt han samtidigt ryktet om en person som medför olika olyckor. De sa att så fort han dök upp i laboratoriet började alla möjliga haverier och olyckor där.

Alla som kände Wolfgang Pauli noterade faktiskt hans sällsynta oförmåga att göra något med sina egna händer. Alla affärer i hans hus sköttes av hans andra fru, Francis Bertrand. Hans närmaste vän och semesterpartner var den berömde tyske filosofen Carl Jung.

Wolfgang Pauli gick in i vetenskapshistorien inte bara som teoretiker, utan också som en tänkare som försökte tränga in på djupet i det vetenskapliga tänkandets historia och filosofi och publicerade ett antal viktiga verk om denna fråga.

Wolfgang Pauli föddes den 25 april 1900 i Wien, Österrike. Pojken växte upp i familjen till en läkare, en kemiprofessor. Även i gymnasiet visade han extraordinära matematiska förmågor och började studera högre matematik på egen hand, så han läste omedelbart Albert Einsteins just publicerade arbete om relativitetsteorin.

Paulis första verk publicerades 1918 och ägnas åt matematiska frågor om den förenade teorin om gravitation och elektromagnetism. Samma år gick han in på universitetet i München, där han studerade med den berömda fysikern Arnold Sommerfeld och, på vars begäran, började han 1920 arbeta på en artikel om relativitetsteorin för Encyclopedia of Mathematical Sciences.

Därefter publicerades denna artikel många gånger i bokform, och dess översättningar publicerades i många länder. Efter att ha disputerat 1921 gick Pauli till universitetet i Göttingen, där han arbetade under ledning av "genialäraren" Max Born vid institutionen för teoretisk fysik. Det var under dessa år som kvantmekanikens matrisformulering och dess nya statistiska tolkning föddes i Göttingen.

Att arbeta under ledning av kända vetenskapsmän väckte Paulis intresse för ett nytt fysikfält, kvantteorin, och vetenskapsmannen blev helt fördjupad i de problem som fysiker ställdes inför inom detta område. Redan från sina universitetsår ägnade Wolfgang mer uppmärksamhet åt problemet med atomer och spektra, och 1924 ledde dessa studier honom till formuleringen av en av mikrovärldsfysikens viktigaste lagar: principen som bär hans namn.

Pauli uteslutningsprincipen spelar en grundläggande roll för att förstå strukturen och beteendet hos atomer, atomkärnor, egenskaper hos metaller och andra fysiska fenomen. Förklarar grundämnenas kemiska interaktioner och deras tidigare oklara arrangemang i det periodiska systemet. Forskaren använde denna princip för att förstå magnetiska egenskaper enkla metaller och gaser.

Under de följande åren undervisade Pauli i Köpenhamn och Hamburg, och 1928 tillträdde han tjänsten som professor vid Högre Tekniska Skolan i Zürich, där han stannade till slutet av sitt liv, med undantag för flera år i USA, när han föreläste vid Institutet för grundforskning i Princeton och ledde Institutionen för teoretisk fysik.

1945 tilldelades Wolfgang Pauli Nobelpriset i fysik "för sin upptäckt av uteslutningsprincipen". Också förknippat med hans namn är ett så grundläggande koncept som spinn av en elementarpartikel, och han förutspådde också förekomsten av neutriner.

Utmärkelser och minne av Wolfgang Pauli

1931 - tilldelas Lorenz-medaljen.
1945 - Nobelpriset i fysik.
1950 - invald i American Academy of Arts and Sciences.
1958 - tilldelas Max Planck-medaljen.

Minnesmärke i Göttingen

En gränd i 14:e distriktet i Wien och en gata i universitetsstaden Zürich är uppkallade efter Pauli.

En minnesskylt restes för att hedra vetenskapsmannen i Göttingen.

1970 gav Internationella astronomiska unionen namnet Pauli-kratern på månens bortre sida.

Varje år på det högre teknisk skola En minnesföreläsning till minne av Pauli hålls i Zürich. Vid universitetet i Hamburg är fysikinstitutets största sal uppkallad efter Pauli.

Stora verk av Wolfgang Pauli

Relativistisk teori om elementarpartiklar. - M.: Utländsk litteratur, 1947. - 80 sid.
Generella principer vågmekanik. - M.-L.: Gostekhizdat, 1947. - 332 sid.
Mesonteori om kärnkrafter. - M.: Utländsk litteratur, 1947. - 79 sid.
Invariant regularisering i relativistisk kvantteori (tillsammans med Villars) // Förskjutning av nivåer av atomära elektroner. - M.: Utländsk litteratur, 1950.
Om Lie-modellens matematiska struktur (tillsammans med Kjellen). Ryska översättning // UFN. - 60. - 425 (1956).
Fysiska uppsatser: Artikelsamling. - M.: Nauka, 1975. - 256 sid.
Arbetar med kvantteori i två volymer.
Volym 1. Kvantteorin. Allmänna principer för vågmekanik. Artiklar 1920-1928 / Ed. Ja. A. Smorodinsky. - M.: Nauka, 1975. - (Serie "Vetenskapens klassiker")
Volym 2. Artiklar 1928-1958 / Ed. Ja. A. Smorodinsky. - M.: Nauka, 1977. - (Serie "Vetenskapens klassiker")
Relativitetsteorin. - 3:e uppl., rev. - M.: Nauka, 1991. - 328 sid.