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Wolfgang Ernst Pauli#

von Victoria Singer, Marco Sorian; BRG Kepler, 5a; Betreuung: Rath; 79 Punkte;


* 25. 4. 1900, Wien † 15. 12. 1958, Zürich

Nobelpreis für Physik 1945 für die Entdeckung des nach ihm benannten Prinzips der Quantentheorie

Wolfgang Pauli. Foto © Bildarchiv der ÖNB, Wien, für AEIOU
Wolfgang Pauli. Foto © Bildarchiv der ÖNB, Wien, für AEIOU

Wer war Wolfgang Pauli?#

Am 25. April 1900 wurde Wolfgang Ernst Friedrich Pauli als Sohn eines Universitätsprofessors in Wien geboren. Sein Vater Wolf Pascheles stammte aus einer renommierten jüdischen Prager Verlegerfamilie und war nach Wien übersiedelt. Er musste aus beruflichen Gründen zum katholischen Glauben konvertieren. Der zweite Vorname von Wolfgang Pauli kam von seinem Patenonkel, dem Physiker Ernst Mach.

Nach der Grundschule besuchte er mit 10 Jahren das Humanistische Gymnasium in Wien-Döbling, wo er schon damals als mathematisches Wunderkind galt. Gleich nach der Matura veröffentlichte er seine erste Arbeit über die meist unverstandene allgemeine Relativitätstheorie Einsteins.

In zwei weiteren Jahren erhielt er bei seinem Physikstudium in München mit einem summa cum laude (hervorragende Leistung) seine Doktorwürde. Seine Doktorarbeit (1921) führte zu der Erkenntnis, dass die, zu diesem Zeitpunkt, gültige Form der Quantentheorie nicht korrekt war.

In den Jahren 1922-1923 ging er nach Kopenhagen und arbeitete in den Jahren 1923-1928 als Professor in Hamburg. Danach ging er an die ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) Zürich. Die sogenannte Matrizenmechanik, die er 1926 zur der Berechnung des Wasserstoffspektrums anwendete, entwickelte er in Zusammenarbeit mit Werner Heisenberg, Max Born und Niels Bohr.

1924 entdeckte er das Ausschließungsprinzip (Pauli-Prinzip), wofür er 1945 den Nobelpreis für Physik erhielt. In den Jahren 1935-1936 forschte er am Institute for Advanced Study in Princeton (USA) und wurde ab 1940 Professor. Im selben Jahr (1946) als er amerikanischer Staatsbürger wurde, ging er zurück an die ETH Zürich die ihm seine Professorenstelle noch freigehalten hatte. 1949 wurde er Schweizer Staatsbürger.

Er war an der Gründung des CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) beteiligt. Das Problem des Betazerfalls löste er 1931 durch die theoretische Vorhersage des Neutrinos, dessen Existenz erst 1956 experimentell bestätigt wurde. Ab 1953 führte Pauli mit Werner Heisenberg eine viel beachtete Diskussion über dessen einheitliche Theorie der Materie ("Weltformel").

Am 15. Dezember 1958 verstarb Wolfgang Pauli recht unerwartet an einem Pankreas-Tumor.

Wissenschaftliche Bedeutung#

Er war ein Wegbereiter für das heutige naturwissenschaftliche Weltbild, sowie ein möglicher Wegweiser für zukünftig folgende Erkenntnisse. Weitere österreichische Wegbereiter der Physik waren der Experimentalphysiker Victor Hess, der das Fundament für die moderne Atomphysik legte, während Schrödinger und Pauli mit ihrem theoretischen Teil die Tragpfeiler der Physik unserer Tage errichtet haben.

„Von den erwähnten Nobelpreisträgern in Physik war Hess der Praktiker, Schrödinger der Theoretiker, Wolfgang Pauli der „Über-Theoretiker“. Als Pauli nach 100 Fahrstunden den Führerschein erworben hatte, gab er das Autofahren gleich wieder auf. Seine Ungeschicklichkeit war so bekannt, dass man im Scherz sagte, Pauli und eine funktionierende Maschine könnten sich nicht zugleich in einem Raum aufhalten, in Anspielung auf sein berühmtes Ausschließungsprinzip. Dies versuchten japanische Wissenschafter zu einem Spaß zu nutzen: Anlässlich der Eröffnung eines Forschungsinstituts war Pauli eingeladen. Man baute eine Maschinenattrappe, die nur die Funktion hatte, sich beim ersten Einschalten unter Getöse selbst zu zerstören. Pauli, der davon natürlich nichts wusste, hielt die Eröffnungsrede und wurde gebeten, die Anlage in Betrieb zu nehmen, indem er die Jux-Maschine einschaltete. Er drückte auf den Knopf - doch nichts geschah. Die Maschine hatte nicht funktioniert!“

Ausschließungsprinzip#

Aus dem Blickwinkel der klassischen Physik ist es unvorstellbar, dass zwei Objekte am selben Ort sein können, die Quantenphysik sieht das jedoch anders. Der Ort eines Teilchens (z.B. Elektron oder Atom) kann nicht auf einen Punkt angegeben werden sondern eher auf einen ausgedehnten Bereich wie ein Orbital, in diesem Bereich kann man dieses Teilchen zu einer bestimmten Wahrscheinlichkeit antreffen. Gegebenenfalls können sich diese überlappen, sodass sich mehrere Teilchen im selben Bereich aufhalten.

Das Pauli Prinzip besagt, dass sich Elementarteilchen mit halbzahligem Spin ("Leptonen") nicht im gleichen Zustand aufhalten können, wenn sie sich nicht wenigstens in einer Quantenzahl unterscheiden. Dies gilt etwa für Elektronen, die daher die komplexen Strukturen der Atomhülle aufbauen.

Das Pauli-Prinzip gilt nicht für Teilchen mit ganzzahligem Spin ("Bosonen"), etwa Photonen. Diese können sich in großen Zahlen völlig identisch im gleichen Zustand aufhalten.

Recherche#

Recherchen von Marco Jakob Sorian und Victoria Singer

  • Quelle 1: Simonyi, Károly: Kulturgeschichte der Physik. Harri Deutsch Verlag, Frankfurt/Main 1990.
  • Quelle 2: Exner, Birgit; Ehtreiber, Jörg; Hohenester, Adolf: Physiker Anektoten. hpt, Wien 1996.
  • Quelle 4: Bedeutende österreichische Physiker von Gerhard Rath