Física y letra de Wolfgang Pauli. Biografía de Pauli Wolfgang Wolfgang Pauli el significado de sus descubrimientos

23.09.2020

Wolfgang Ernst Pauli(Alemán Wolfgang Ernst Pauli; 25 de abril de 1900, Viena - 15 de diciembre de 1958, Zúrich) - Premio Nobel de Física de 1945.

Wolfgang Pauli nació en Viena de un médico y profesor de química, Wolfgang Josef Pauli (ahora Wolf Pascheles, 1869-1955), que provenía de una prominente familia judía de Praga, Pascheles-Utitz, que cambió su nombre en 1898 y se convirtió a la Fe católica poco antes de su matrimonio en 1899. . La madre de Wolfgang Pauli, la feuilletonista Berta Camille Pauli (de soltera Schütz, 1878-1927), era hija del famoso escritor judío Friedrich Schütz (1844-1908). La hermana menor de Pauli, Herta Pauli (1909-1973), también se convirtió en escritora. El segundo nombre que Pauli recibió en honor a su tío dios, el físico Ernst Mach.

Wolfgang estudió en la Universidad de Munich con Arnold Sommerfeld. Allí, a pedido de Sommerfeld, Pauli, de 20 años, escribió una reseña para la Enciclopedia física sobre la relatividad general, una monografía que sigue siendo un clásico hasta el día de hoy. Posteriormente enseñó en Göttingen, Copenhague, Hamburgo, Universidad de Princeton (EE.UU.) y en la Escuela Electrotécnica de Zúrich (Suiza). Un concepto tan fundamental de la mecánica cuántica como el espín de una partícula elemental está asociado al nombre de Pauli; predijo la existencia de neutrinos y formuló el "principio de prohibición", el principio de Pauli, por el que recibió el Premio Nobel de Física en 1945. En 1958 se le otorgó la Medalla Max Planck, y ese mismo año Wolfgang Pauli murió de cáncer en Zúrich.

Logros científicos

Pauli hizo una contribución significativa a física moderna especialmente en el campo de la mecánica cuántica. Raramente publicó su trabajo, prefiriendo un intenso intercambio de cartas con sus colegas, especialmente con Niels Bohr y Werner Heisenberg, de quien era un amigo cercano. Por eso, muchas de sus ideas se encuentran sólo en estas cartas, que a menudo se transmitían y copiaban. Pauli parece tener poca preocupación por el hecho de que, debido al reducido número de publicaciones, la mayor parte de su obra era casi desconocida para el gran público. Sin embargo, se han dado a conocer algunos hechos:

1924: Pauli introduce un nuevo grado de libertad en la mecánica cuántica para eliminar la inconsistencia existente en la interpretación de los espectros moleculares observados. Este grado de libertad fue identificado en 1925 por G. Uhlenbeck y S. Goudsmit como el espín del electrón. Al mismo tiempo, Pauli formula su principio de exclusión que, aparentemente, se convirtió en su principal contribución a la mecánica cuántica.
1926: Poco después de la publicación de Heisenberg de la representación matricial de la mecánica cuántica, Pauli aplica esta teoría para describir el espectro observado del hidrógeno. Esto sirve como un argumento significativo para el reconocimiento de la teoría de Heisenberg.
1927: Pauli introduce espinores para describir el giro de un electrón.
1930: Pauli postula el neutrino. Se dio cuenta de que durante la desintegración beta de un neutrón en un protón y un electrón, las leyes de conservación de la energía y el momento solo pueden cumplirse si se emite otra partícula hasta ahora desconocida. Como en ese momento era imposible probar la existencia de esta partícula, Pauli postuló la existencia de una partícula desconocida. El físico italiano Enrico Fermi más tarde llamó a esta partícula "neutrón": neutrino. La prueba experimental de la existencia del neutrino apareció solo en 1954.

Cualidades personales

En el campo de la física, Pauli era conocido como un perfeccionista. Al mismo tiempo, no se limitó solo a sus obras, sino que también criticó sin piedad los errores de sus colegas. Se convirtió en la "conciencia de la física", refiriéndose a menudo al trabajo como "completamente erróneo", o comentando algo como esto: "¡Esto no solo es erróneo, ni siquiera llega al punto de ser erróneo!". En los círculos de sus colegas, hubo una broma sobre esto: “Después de su muerte, Pauli es honrado con una audiencia con Dios. Pauli le pregunta a Dios por qué la constante de estructura fina es 1/137. Dios asiente, va a la pizarra y comienza a escribir ecuación tras ecuación a un ritmo aterrador. Pauli mira al principio con gran satisfacción, pero pronto comienza a mover la cabeza con fuerza y decisión.

Otra anécdota cuenta cómo Heisenberg le presentó su nueva teoría a Pauli. Como respuesta, recibió una carta en la que se dibujaba un cuadrado con la nota "Puedo dibujar como Tiziano". En la parte inferior, con letra pequeña, estaba escrito: “Solo faltan detalles”.

Pauli también era famoso por el hecho de que, en su presencia, el equipo experimental sensible dejaba de funcionar o incluso se estropeaba repentinamente. Este fenómeno se conoce como el "efecto Pauli".

En Viena, Pauli estudió en el Federal Gymnasium No. 19 en Gymnasiumstrasse 83, 1190 Viena. Su compañero de clase fue el futuro premio Nobel Richard Kuhn, quien recibió el Premio Nobel de Química en 1938. También cuentan que un día en una lección de física, el profesor cometió un error en la pizarra que no pudo encontrar incluso después de una larga búsqueda. Para gran alegría de sus alumnos, grita desesperado: “Pauli, dime finalmente qué es lo que está mal. Debes haberlo encontrado hace mucho tiempo".

Diálogo Pauli - Jung

Un área menos conocida de su trabajo, que solo ha sido estudiada de cerca desde 1990, surgió de una colaboración con el psicólogo Carl Gustav Jung. De su correspondencia, que ambos científicos mantuvieron entre 1932 y 1958, queda claro que Pauli posee la mayor parte del concepto de sincronicidad, que fue introducido por C. G. Jung, y, además, parte del refinamiento de los conceptos de inconsciente colectivo y arquetipos, que son de suma importancia para el trabajo de Jung.

Una parte esencial de este diálogo es todavía un problema psicofísico no resuelto, la unificación del psico colectivo con la materia, las raíces profundas del mundo interior de una persona con el mundo exterior, al que Jung se refirió como unus mundus(un mundo) y Pauli como la realidad psicofísica de la unidad.

El estado actual del análisis de sus notas muestra que estos estudios de Pauli no solo tenían un interés puramente académico, sino que tenían su origen en sus propias experiencias profundas: reflexiones existenciales sobre el arquetipo "espíritu de la materia".

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(1900-1958) Físico teórico suizo, fundador de la mecánica cuántica.

Wolfgang Pauli nació en Viena. Su padre, Josef Pauli, fue un famoso físico y bioquímico, profesor de la Universidad de Viena. La madre de la futura científica, Berta Pauli, fue una famosa escritora y crítica de teatro. El padrino del futuro científico fue el famoso físico y filósofo Ernst Mach.

Cuando era niño, Wolfgang Pauli soñaba con convertirse en actor e hizo mucha música con su hermana menor, quien luego eligió realmente el campo de la actuación. Sin embargo, siguiendo el consejo de maestros que notaron las habilidades matemáticas del niño, ingresa a la Universidad de Munich, donde estudia en un seminario bajo la dirección del famoso físico Arnold Sommerfeld. En 1921, el joven se graduó de la universidad.

Pero Wolfgang Pauli comenzó a dedicarse seriamente a la ciencia gracias a una oportunidad. Felix Klein, un conocido de las matemáticas de Sommerfeld, le pidió que escribiera un artículo sobre la teoría de la relatividad para una enciclopedia matemática publicada en Alemania. Debido a su apretada agenda, Sommerfeld confió este trabajo a Pauli.

Escribió un "artículo" de 250 páginas, que Sommerfeld envió a Albert Einstein para su revisión. Tras su respuesta positiva, Pauli defendió este trabajo como una tesis de maestría. Apenas un año después, presentó su tesis doctoral para su defensa, tras cuya exitosa defensa se trasladó a Göttingen, donde inició actividades docentes y de investigación.

Sin embargo, Wolfgang Pauli no se quedó mucho tiempo en Göttingen. En 1922 se mudó a Copenhague y se convirtió en asistente de Niels Bohr. Allí, el joven físico se dedicó al estudio de los espectros atómicos. Comprometido con su estudio, Pauli hizo importantes adiciones a la teoría del átomo propuesta por N. Bohr. En particular, llegó a la conclusión de que es más correcto hablar no de las órbitas en las que los electrones giran alrededor del núcleo atómico, sino de las capas que forman a su alrededor.

Además, Wolfgang Pauli demostró que cada capa puede contener un número estrictamente definido de electrones.

Después de que este modelo teórico fuera confirmado por los trabajos de Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg y Paul Dirac, quedó claro que el trabajo de Wolfgang Pauli abrió una nueva dirección en la física, que se denominó mecánica cuántica, y el principio mecánico cuántico más importante se denominó el principio de pauli El joven científico hizo sus descubrimientos mientras era profesor asistente en la Universidad de Hamburgo.

En 1928, Wolfgang Pauli dejó Alemania y se mudó a Suiza, donde comenzó a trabajar en el Instituto de Tecnología de Zúrich. En 1930 publicó un artículo en el que demostraba que en la desintegración de un núcleo atómico, además de electrones y neutrones, debía aparecer una partícula más no registrada. Este descubrimiento se confirmó años más tarde, tras su hallazgo por parte de Enrico Fermi, quien lo llamó el neutrino.

Wolfgang Pauli pasó los años de la Segunda Guerra Mundial en los Estados Unidos. Allí, en 1945, se enteró de que había ganado el Premio Nobel de Física. Habiéndolo recibido en 1946, Pauli regresó nuevamente a Suiza, donde vivió hasta el final de su vida.

Teniendo grandes méritos en el campo de la física, al mismo tiempo disfrutaba de la reputación de una persona que trae diversas desgracias. Dijeron que tan pronto como apareció en el laboratorio, allí comenzaron todo tipo de averías y accidentes.

De hecho, todos los que conocieron a Wolfgang Pauli notaron su rara incapacidad para hacer algo con sus propias manos. Todos los asuntos de su casa estaban a cargo de su segunda esposa, Francisca Bertrand. Su amigo más cercano y compañero de ocio fue el famoso filósofo alemán Carl Jung.

Wolfgang Pauli ingresó a la historia de la ciencia no solo como teórico, sino también como un pensador que buscó penetrar profundamente en la historia y la filosofía del pensamiento científico y publicó una serie trabajos mayores en este tema.

El físico austríaco-suizo Wolfgang Ernst Pauli nació en Viena. Su padre, Wolfgang Joseph Pauli, fue un renombrado físico y bioquímico, profesor de química coloidal en la Universidad de Viena. Su madre, Bertha (nee Schütz) Pauli, fue una escritora asociada con el teatro vienés y los círculos periodísticos. Herta, la hermana menor de Pauli, se convirtió en actriz y escritora. Ernst Mach, el famoso físico y filósofo, fue su padrino. En la escuela secundaria en Viena, Pauli mostró habilidades matemáticas extraordinarias, pero, al encontrar aburridos los estudios en el aula, cambió al autoaprendizaje de matemáticas superiores y, por lo tanto, leyó de inmediato el trabajo recién publicado de Albert Einstein sobre la relatividad general.

En 1918, Pauli ingresó a la Universidad de Munich, donde estudió con el famoso físico Arnold Sommerfeld. En ese momento, el matemático alemán Felix Klein estaba ocupado publicando una enciclopedia matemática. Klein le pidió a Sommerfeld que escribiera una revisión de la relatividad general y especial de Einstein, y Sommerfeld, a su vez, le pidió a Pauli, de 20 años, que escribiera este artículo. Rápidamente escribió un artículo de 250 páginas, que Sommerfeld describió como "simplemente hecho con maestría" y Einstein elogió.

En 1921, habiendo completado su tesis doctoral sobre la teoría de la molécula de hidrógeno y recibido su doctorado en el menor tiempo posible para la universidad, Pauli fue a Göttingen, donde estudió investigación científica con Max Born y James Franck. A fines de 1922 trabajó en Copenhague como asistente de Niels Bohr. Trabajar con Sommerfeld, Born, Frank y Bohr despertó el interés de Pauli en un nuevo campo de la física, la teoría cuántica, que se ocupaba del átomo y las partículas subatómicas, y se sumergió por completo en los problemas que enfrentan los físicos en este campo.

Aunque los principios de la física clásica permitieron una explicación satisfactoria del comportamiento de los sistemas físicos macroscópicos, los intentos de aplicar los mismos principios a los fenómenos a escala atómica fracasaron. El modelo nuclear del átomo parecía especialmente complejo, según el cual los electrones orbitaban alrededor del núcleo central. De acuerdo con los principios de la física clásica, los electrones en órbita deben emitir continuamente radiación electromagnética, perdiendo energía y girando en espiral hacia el núcleo. En 1913, Bohr sugirió que los electrones no pueden emitir radiación continuamente, ya que deben estar en sus órbitas permitidas; todas las órbitas intermedias están prohibidas. Un electrón solo puede emitir o absorber radiación haciendo un salto cuántico de una órbita permitida a otra.

El modelo de Bohr se basó en parte en el estudio de los espectros atómicos. Cuando un elemento se calienta y pasa a estado gaseoso o vapor, emite luz con un espectro característico. Este espectro no es una región continua de color como el espectro del Sol, sino que consiste en una sucesión de líneas brillantes de longitudes de onda específicas separadas por áreas oscuras más amplias. El modelo atómico de Bohr explicaba la esencia de los espectros atómicos: cada línea representaba la luz emitida por un átomo cuando los electrones se mueven de una órbita permitida a otra de menor energía. Además, el modelo predijo correctamente la mayoría de las características del espectro atómico más simple, el espectro del hidrógeno. Al mismo tiempo, los espectros de átomos más complejos se describieron con menos éxito utilizando este modelo.

Otras dos deficiencias significativas del modelo de Bohr ayudaron a Pauli a realizar su importante contribución a la teoría cuántica. Primero, este modelo no podía explicar algunos de los detalles sutiles en el espectro del hidrógeno. Por ejemplo, cuando se colocó un gas atómico en un campo magnético, algunas de las líneas espectrales se dividieron en varias líneas estrechamente espaciadas, un efecto descubierto por primera vez por Peter Zeeman en 1896. Sin embargo, lo más importante fue que la estabilidad de las órbitas de los electrones fue no completamente explicado. Aunque se consideró obvio que los electrones no podían descender en espiral hacia el núcleo, emitiendo radiación continuamente, no había ninguna razón obvia por la que no deberían saltar a saltos, pasando de una órbita permitida a otra y reuniéndose en el estado de energía más bajo.

En 1923, Pauli se convirtió en profesor asistente de física teórica en la Universidad de Hamburgo. Aquí, a principios de 1925, se dedicó a estudios teóricos de la estructura de los átomos y su comportamiento en campos magnéticos, desarrollando la teoría del efecto Zeeman y otros tipos de desdoblamiento espectral. Sugirió que los electrones tienen cierta propiedad, que más tarde Samuel Goudsmit y George Uhlenbeck llamaron giro o momento angular intrínseco. En un campo magnético, el espín del electrón tiene dos orientaciones posibles: el eje de espín puede estar dirigido en la misma dirección que el campo o en la dirección opuesta. El movimiento orbital de un electrón en un átomo define otro eje, que puede orientarse de manera diferente según el campo externo aplicado. Las diversas combinaciones posibles de espín y orientaciones orbitales difieren ligeramente energéticamente, lo que da como resultado un aumento en el número de estados de energía atómica. Las transiciones de un electrón de cada uno de estos subniveles a alguna otra órbita corresponden a longitudes de onda de luz ligeramente diferentes, lo que explica la división fina de las líneas espectrales.

Poco después de que Pauli introdujera esta propiedad de "dos valores" del electrón, explicó analíticamente por qué todos los electrones en un átomo no ocupan el nivel de energía más bajo. En su modelo mejorado de Bohr, los estados de energía permitidos, u órbitas, de los electrones en un átomo se describen mediante cuatro números cuánticos para cada electrón. Estos números determinan el nivel de energía fundamental del electrón, su momento angular orbital, su momento magnético y (esta fue la contribución de Pauli) la orientación de su espín. Cada uno de estos números cuánticos solo puede tomar ciertos valores, además, solo se permiten algunas combinaciones de estos valores. Formuló la ley, que se conoció como el principio de exclusión de Pauli, según la cual dos electrones en un sistema no pueden tener el mismo conjunto de números cuánticos. Por lo tanto, cada capa de un átomo puede contener solo un número limitado de órbitas de electrones, determinadas por los valores admisibles de los números cuánticos.

El principio de exclusión de Pauli juega un papel fundamental en la comprensión de la estructura y el comportamiento de los átomos, los núcleos atómicos, las propiedades de los metales y otros fenómenos físicos. Explica la interacción química de los elementos y su disposición previamente incomprensible en el sistema periódico. El propio Pauli usó el principio de exclusión para entender las propiedades magnéticas metales simples y algunos gases.

Poco después de que Pauli formulara su principio de exclusión, la teoría cuántica recibió una base teórica sólida a través del trabajo de Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg y P. A. M. Dirac. El aparato teórico que utilizaron para describir los sistemas atómicos y subatómicos se denominó mecánica cuántica. El modelo atómico de Bohr fue reemplazado por un modelo mecánico cuántico que tuvo más éxito en la predicción de espectros y otros fenómenos atómicos. En cuanto a los logros de Pauli, permitieron que la mecánica cuántica se extendiera a áreas como la física de partículas de alta energía y la interacción de las partículas con la luz y otras formas de campos electromagnéticos. Estas áreas se conocieron como electrodinámica cuántica relativista.

En 1928, Pauli sucedió a Peter Debye como profesor en el Instituto Federal de Tecnología de Zúrich, donde permaneció el resto de su vida, excepto dos períodos en los Estados Unidos; pasó el curso académico 1935/36 como profesor invitado en el Instituto de Investigaciones Básicas de Princeton (Nueva Jersey) y durante la Segunda Guerra Mundial, cuando, temiendo que Alemania invadiera Suiza, volvió al mismo instituto, donde dirigió Departamento de Física Teórica de 1940 a 1946

En los años 30. Hizo otra contribución importante a la física. Las observaciones sobre la desintegración beta de los núcleos atómicos, en la que un neutrón en el núcleo emite un electrón, convirtiéndose en un protón, revelaron una violación obvia de la ley de conservación de la energía: después de tener en cuenta todos los productos de desintegración registrados, la energía después de la desintegración resultó ser menor que su valor antes de la descomposición. En 1930, Pauli planteó una hipótesis según la cual se suponía que durante tal decaimiento se emitía alguna partícula no registrada (que Enrico Fermi llamó neutrino) llevándose la energía perdida, mientras permanecía vigente la ley de conservación del momento angular. . Al final, los neutrinos se registraron en 1956.

En 1945, Pauli recibió el Premio Nobel de Física "por su descubrimiento del principio de exclusión, también llamado principio de exclusión de Pauli". No asistió a la ceremonia de premiación, y un empleado de la embajada estadounidense en Estocolmo lo recibió en su nombre.En una conferencia Nobel enviada a Estocolmo al año siguiente, Pauli resumió su trabajo sobre el principio de exclusión y la mecánica cuántica.

Pauli se convirtió en ciudadano suizo en 1946. En su trabajo posterior, buscó arrojar luz sobre los problemas de la interacción de partículas de alta energía y las fuerzas por las cuales interactúan, es decir, estudió el área de la física que ahora se llama física energia alta o física de partículas. También investigó en profundidad el papel que juega la simetría en la física de partículas. Poseedor de habilidades verdaderamente fantásticas y la capacidad de penetrar profundamente en la esencia de los problemas físicos, era intolerante con los argumentos vagos y los juicios superficiales. Sometió su propio trabajo a una crítica tan despiadada que sus publicaciones están virtualmente libres de errores. Sus colegas lo llamaron "la conciencia de la física".

Después de divorciarse tras un primer matrimonio breve e infeliz, Pauli se casó con Franziska Bertram en 1934. Con un profundo interés por la filosofía y la psicología, disfrutaba mucho hablar con su amigo C. G. Jung. También tenía un gran respeto por el arte, la música y el teatro. Durante sus vacaciones le gustaba nadar, pasear por las montañas y bosques de Suiza. Las habilidades intelectuales de Pauli estaban en aguda disonancia con su "habilidad" para trabajar con las manos. Sus colegas solían bromear sobre el misterioso "efecto Pauli", donde la mera presencia de un científico bajo y con sobrepeso en un laboratorio parecía causar todo tipo de averías y accidentes. A principios de diciembre de 1958, Pauli enfermó y pronto, el 15 de diciembre, falleció.

Además del Premio Nobel, Pauli recibió la Medalla Franklin del Instituto Franklin (1952) y la Medalla Max Planck de la Sociedad Alemana de Física (1958). Fue miembro de la Sociedad Suiza de Física, la Sociedad Estadounidense de Física, la Asociación Estadounidense de Ciencias Básicas y miembro extranjero.

Wolfgang Pauli nació el 25 de abril de 1900 en Viena, Austria. El niño creció en la familia de un médico, profesor de química. Incluso en la escuela secundaria, mostró habilidades matemáticas sobresalientes y comenzó a estudiar de forma independiente. Matemáticas avanzadas, así que inmediatamente leí el trabajo recién publicado de Albert Einstein sobre la teoría de la relatividad.

El primer trabajo de Pauli se publicó en 1918 y está dedicado a los problemas matemáticos de una teoría unificada de la gravedad y el electromagnetismo. En el mismo año ingresó en la Universidad de Munich, donde estudió con el célebre físico Arnold Sommerfeld y, a petición de éste, en 1920 comenzó a trabajar en un artículo sobre la teoría de la relatividad para la Enciclopedia de Ciencias Matemáticas.

Posteriormente, este artículo se publicó repetidamente en forma de libro y sus traducciones aparecieron en muchos países. En 1921, después de haber defendido su tesis doctoral, Pauli fue a la Universidad de Göttingen, donde trabajó bajo la dirección del "maestro de genios" Max Born en el departamento de física teórica. Fue durante estos años cuando nació en Göttingen la formulación matricial de la mecánica cuántica y su nueva interpretación estadística.

Trabajar bajo la guía de científicos famosos despertó el interés de Pauli en un nuevo campo de la física, la teoría cuántica, y el científico se sumergió por completo en los problemas que enfrentaban los físicos en esta área. Ya desde sus años universitarios, Wolfgang prestó más atención al problema de los átomos y los espectros, y en 1924 estos estudios lo llevaron a formular una de las leyes más importantes de la física del micromundo: el principio que lleva su nombre.

El principio de exclusión de Pauli juega un papel fundamental en la comprensión de la estructura y el comportamiento de los átomos, los núcleos atómicos, las propiedades de los metales y otros fenómenos físicos. Explica la interacción química de los elementos y su disposición antes incomprensible en el sistema periódico. El científico usó este principio para comprender las propiedades magnéticas de los metales y gases simples.

En los años siguientes, Pauli enseñó en Copenhague y Hamburgo, y en 1928 asumió una cátedra en la ETH de Zúrich, donde permaneció hasta el final de su vida, con la excepción de unos años en los Estados Unidos, cuando dio conferencias en el Instituto de Investigación Fundamental de Princeton y dirigió el Departamento de Física Teórica.

Wolfgang Pauli recibió el Premio Nobel de Física en 1945 "por su descubrimiento del principio de exclusión". Además, un concepto tan fundamental como el espín de una partícula elemental está asociado a su nombre, y también predijo la existencia del neutrino.

Premios y Memoria de Wolfgang Pauli

1931 - recibe la medalla Lorenz.
1945 - Premio Nobel de Física.
1950 - Elegido miembro de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias.
1958 - galardonado con la medalla Max Planck.

Cartel conmemorativo en Göttingen

Un callejón en el distrito 14 de Viena y una calle en la ciudad universitaria de Zúrich llevan el nombre de Pauli.

Se erigió un cartel conmemorativo en honor del científico en Göttingen.

En 1970, la Unión Astronómica Internacional nombró a Pauli un cráter en el lado oculto de la luna.

Cada año, la ETH Zurich organiza una conferencia conmemorativa en memoria de Pauli. En la Universidad de Hamburgo, la sala más grande del Instituto de Física lleva el nombre de Pauli.

Las principales obras de Wolfgang Pauli.

Teoría relativista de partículas elementales. - M.: Literatura extranjera, 1947. - 80 p.
Principios generales de la mecánica ondulatoria. - M.-L.: Gostekhizdat, 1947. - 332 p.
Teoría mesónica de las fuerzas nucleares. - M.: Literatura extranjera, 1947. - 79 p.
Regularización invariante en teoría cuántica relativista (junto con Villars) // Desplazamiento de los niveles de electrones atómicos. - M.: Literatura Extranjera, 1950.
Sobre la estructura matemática del modelo de Lee (junto con Kjellen). Traducción al ruso // UFN. - 60. - 425 (1956).
Ensayos físicos: Colección de artículos. - M.: Nauka, 1975. - 256 p.
Actas sobre la teoría cuántica en dos volúmenes.
Volumen 1. Teoría cuántica. Principios generales de la mecánica ondulatoria. Artículos 1920-1928 / Ed. Ya. A. Smorodinsky. - M.: Nauka, 1975. - (Serie "Clásicos de la Ciencia")
Tomo 2. Artículos 1928-1958 / Ed. Ya. A. Smorodinsky. - M.: Nauka, 1977. - (Serie "Clásicos de la Ciencia")
Teoría de la relatividad. - 3ra ed., rev. - M.: Nauka, 1991. - 328 p.

En 1918, el Sr. P. ingresó a la Universidad de Munich, donde estudió bajo la guía del famoso físico Arnold Sommerfeld. En ese tiempo matemático alemán Felix Klein estaba ocupado publicando una enciclopedia matemática. Klein le pidió a Sommerfeld que escribiera una revisión de la relatividad general y especial de Einstein, y Sommerfeld, a su vez, le pidió a P, de 20 años, que escribiera este artículo. Rápidamente escribió un artículo de 250 páginas, que Sommerfeld describió como "simplemente hecho con maestría" y Einstein alabado.

En 1921, después de completar su tesis doctoral sobre la teoría de la molécula de hidrógeno y recibir su doctorado lo antes posible para la universidad, P. fue a Göttingen, donde se dedicó a la investigación científica con Max Born y James Frank. A fines de 1922, trabajó en Copenhague como asistente de Niels Bohr. El trabajo bajo la dirección de Sommerfeld, Born, Frank y Bohr despertó el interés de P. en un nuevo campo de la física: la teoría cuántica, que estudiaba el átomo y las partículas subatómicas, y se sumergió por completo en los problemas que enfrentan los físicos en esta área.

Aunque los principios de la física clásica permitieron una explicación satisfactoria del comportamiento de los sistemas físicos macroscópicos, los intentos de aplicar los mismos principios a los fenómenos a escala atómica fracasaron. El modelo nuclear del átomo parecía especialmente complicado, según el cual los electrones orbitaban alrededor del núcleo central. De acuerdo con los principios de la física clásica, los electrones en órbita deben emitir continuamente radiación electromagnética, perdiendo energía y girando en espiral hacia el núcleo. En 1913, Bohr sugirió que los electrones no pueden emitir radiación continuamente, ya que deben estar en sus órbitas permitidas; todas las órbitas intermedias están prohibidas. Un electrón solo puede emitir o absorber radiación haciendo un salto cuántico de una órbita permitida a otra.

Dos deficiencias más significativas del modelo de Bohr ayudaron a P. en el futuro a hacer una contribución significativa a la teoría cuántica. Primero, este modelo no podía explicar algunos de los detalles sutiles en el espectro del hidrógeno. Por ejemplo, cuando se colocó un gas atómico en un campo magnético, algunas de las líneas espectrales se dividieron en varias líneas estrechamente espaciadas, un efecto descubierto por primera vez por Peter Zeeman en 1896. Sin embargo, lo más importante fue que la estabilidad de las órbitas de los electrones fue no completamente explicado. Aunque se consideró obvio que los electrones no podían descender en espiral hacia el núcleo, emitiendo radiación continuamente, no había ninguna razón obvia por la que no deberían saltar a saltos, pasando de una órbita permitida a otra y reuniéndose en el estado de energía más bajo.

En 1923, el Sr. P. se convirtió en profesor asistente de física teórica en la Universidad de Hamburgo. Aquí, a principios de 1925, se dedicó a estudios teóricos de la estructura de los átomos y su comportamiento en campos magnéticos, desarrollando la teoría del efecto Zeeman y otros tipos de desdoblamiento espectral. Sugirió que los electrones tienen cierta propiedad, que más tarde Samuel Goudsmit y George Uhlenbeck llamaron giro o momento angular intrínseco. En un campo magnético, el espín del electrón tiene dos orientaciones posibles: el eje de espín puede estar dirigido en la misma dirección que el campo o en la dirección opuesta. El movimiento orbital de un electrón en un átomo define otro eje, que puede orientarse de manera diferente según el campo externo aplicado. Las diversas combinaciones posibles de espín y orientaciones orbitales difieren ligeramente energéticamente, lo que da como resultado un aumento en el número de estados de energía atómica. Las transiciones de un electrón de cada uno de estos subniveles a alguna otra órbita corresponden a longitudes de onda de luz ligeramente diferentes, lo que explica la división fina de las líneas espectrales.

Poco después de que P. introdujera esta propiedad del electrón de "dos valores", explicó analíticamente por qué todos los electrones en el átomo no ocupan el nivel de energía más bajo. En su modelo mejorado de Bohr, los estados de energía permitidos, u órbitas, de los electrones en un átomo se describen mediante cuatro números cuánticos para cada electrón. Estos números determinan el nivel básico de energía del electrón, su momento angular orbital, su momento magnético y (esta fue la contribución de P.) la orientación de su espín. Cada uno de estos números cuánticos solo puede tomar ciertos valores, además, solo se permiten algunas combinaciones de estos valores. Formuló la ley, que se conoció como el principio de exclusión de Pauli, según la cual dos electrones en un sistema no pueden tener el mismo conjunto de números cuánticos. Por lo tanto, cada capa de un átomo puede contener solo un número limitado de órbitas de electrones, determinadas por los valores admisibles de los números cuánticos.

El principio de exclusión de Pauli juega un papel fundamental en la comprensión de la estructura y el comportamiento de los átomos, los núcleos atómicos, las propiedades de los metales y otros fenómenos físicos. Explica la interacción química de los elementos y su disposición previamente incomprensible en el sistema periódico. Sam P. usó el principio de prohibición para comprender las propiedades magnéticas de los metales simples y algunos gases.

Lo mejor del día

Poco después de que P. formulara su principio de exclusión, la teoría cuántica recibió una base teórica sólida gracias al trabajo de Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg y P.A.M. Dirac. El aparato teórico que utilizaron para describir los sistemas atómicos y subatómicos se denominó mecánica cuántica. El modelo atómico de Bohr fue reemplazado por un modelo mecánico cuántico que tuvo más éxito en la predicción de espectros y otros fenómenos atómicos. En cuanto a los logros de P., permitieron extender la mecánica cuántica a áreas como la física de partículas de alta energía y la interacción de las partículas con la luz y otras formas de campos electromagnéticos. Estas áreas se conocieron como electrodinámica cuántica relativista.

En 1928, el Sr. P. sucedió a Peter Debye como profesor en el Instituto Federal de Tecnología de Zúrich, donde permaneció hasta el final de su vida, con la excepción de dos períodos en los Estados Unidos; pasó el curso académico 1935/36 como profesor invitado en el Instituto de Investigaciones Básicas de Princeton (Nueva Jersey) y durante la Segunda Guerra Mundial, cuando, temiendo que Alemania invadiera Suiza, volvió al mismo instituto, donde dirigió Departamento de Física Teórica de 1940 a 1946

En los años 30. Hizo otra contribución importante a la física. Las observaciones sobre la desintegración beta de los núcleos atómicos, en la que un neutrón en el núcleo emite un electrón, convirtiéndose en un protón, revelaron una violación obvia de la ley de conservación de la energía: después de tener en cuenta todos los productos de desintegración registrados, la energía después de la desintegración resultó ser menor que su valor antes de la descomposición. En 1930, el Sr. P. presentó una hipótesis, según la cual se suponía que durante tal decaimiento se emite alguna partícula no registrada (que Enrico Fermi llamó neutrino), llevándose la energía perdida, y al mismo tiempo la ley de conservación del momento angular se mantuvo en vigor. Al final, los neutrinos se registraron en 1956.

En 1945, el Sr. P. recibió el Premio Nobel de Física "por el descubrimiento del principio de exclusión, también llamado principio de exclusión de Pauli". No estuvo presente en la ceremonia de premiación, y fue recibida en su nombre por un empleado de la embajada estadounidense en Estocolmo. En la conferencia Nobel enviada a Estocolmo al año siguiente, P. resumió su trabajo sobre el principio de exclusión y la mecánica cuántica. .

P. se convirtió en ciudadano suizo en 1946. En un trabajo posterior, buscó arrojar luz sobre el problema de la interacción de partículas de alta energía y las fuerzas por las cuales interactúan, es decir. Trabajó en el campo de la física, que ahora se llama física de alta energía o física de partículas. También investigó en profundidad el papel que juega la simetría en la física de partículas. Poseedor de habilidades verdaderamente fantásticas y la capacidad de penetrar profundamente en la esencia de los problemas físicos, era intolerante con los argumentos vagos y los juicios superficiales. Sometió su propio trabajo a una crítica tan despiadada que sus publicaciones están virtualmente libres de errores. Sus colegas lo llamaron "la conciencia de la física".

Después de un divorcio que siguió a un primer matrimonio corto e infeliz, P. en 1934 se casó con Francis Bertram. Experimentando un profundo interés por la filosofía y la psicología, disfrutó mucho de las conversaciones con su amigo C.G. Jung. También tenía un gran respeto por el arte, la música y el teatro. Durante sus vacaciones le gustaba nadar, pasear por las montañas y bosques de Suiza. Las habilidades intelectuales de P. estaban en aguda disonancia con su "habilidad" para trabajar con sus manos. Sus colegas solían bromear sobre el misterioso "efecto Pauli", donde la mera presencia de un científico bajo y con sobrepeso en un laboratorio parecía causar todo tipo de averías y accidentes. A principios de diciembre de 1958, P. enfermó y pronto, el 15 de diciembre, falleció.

Además del Premio Nobel, P. recibió la Medalla Franklin del Instituto Franklin (1952) y la Medalla Max Planck de la Sociedad Alemana de Física (1958). Fue miembro de la Swiss Physical Society, la American Physical Society, la American Association for Basic Sciences y miembro extranjero de la Royal Society of London.