{"id":15179,"date":"2020-09-21T17:24:17","date_gmt":"2020-09-21T15:24:17","guid":{"rendered":"http:\/\/wochenendrebell.de\/?p=15179"},"modified":"2021-07-11T09:00:53","modified_gmt":"2021-07-11T07:00:53","slug":"wolfang-pauli","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wolfang-pauli\/beruehmte-wissenschaftlerinnen\/","title":{"rendered":"Wolfgang Pauli"},"content":{"rendered":"\n

Wolfgang Pauli<\/em> ist eine kontroverse Pers\u00f6nlichkeit. Namhafte Physiker wie Werner Heisenberg<\/a> <\/em>lie\u00dfen ihn Arbeiten lesen, bevor sie publizierten, da Wolfgang Pauli bekannt f\u00fcr seine ehrliche, direkte und teils auch ziemlich respektlos formulierte Kritik war – selbst bei seinen Vorgesetzten oder Fachautorit\u00e4ten wie Albert Einstein<\/em>. Er selbst schaffte es nicht zu solch gro\u00dfer Ber\u00fchmtheit, was wohl daran lag, dass Wolfgang Pauli sich mit extrem komplexen und schwer fassbaren Dingen besch\u00e4ftigte. Dennoch finde ich, viel mehr Menschen sollten diesen gro\u00dfen Physiker kennen.<\/p>\n\n\n\n

Steckbrief<\/h2>\n\n\n\n

Vollst\u00e4ndiger Name:<\/strong> Wolfgang Ernst Friedrich Pauli<\/p>\n\n\n\n

Geboren: <\/strong>25. April 1900 in Wien<\/p>\n\n\n\n

Gestorben: <\/strong>15. Dezember 1958 in Z\u00fcrich<\/p>\n\n\n\n

Berufsfeld: <\/strong>Theoretische Physik<\/a><\/p>\n\n\n\n

Werke: <\/strong>Pauli Lectures on Physics<\/em>; Atom and archetype<\/em>; Optics and the Theory of Electrons<\/em>; Electrodynamics<\/em>; Writings on Physics and Philosophy<\/em>; Selected Topics in Field Quantization<\/em>; Exclusion principle and quantum mechanics<\/em>; Wave Mechanics: Volume 5 of Pauli Lectures on Physics<\/em>; The Interpretation of Nature and the Psyche<\/em>; Statistical Mechanics<\/em>; Relativit\u00e4tstheorie<\/em>; Meson Theory of Nuclear Forces<\/em>; Collected Scientific Papers<\/em>; Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. Band II: 1930\u20131939 \/ Scientific Correspondence with Bohr, Einstein, Heisenberg a.o. Volume II: 1930\u20131939<\/em>; Standing Together in Troubled Times<\/em>; Physik und Erkenntnistheorie<\/em>;<\/p>\n\n\n\n

Fisica e conoscenza<\/em>; Psiche e natura<\/em>; Physique moderne et philosophie<\/em>; Le Cas<\/em> Kepler<\/em>; Jung e Pauli. Il carteggio originale: l’incontro tra psiche e materia<\/em>; Die allgemeinen Prinzipien der Wellenmechanik<\/em>; Wissenschaftsgeschichte: Wolfgang Pauli: Ein Portrait<\/em>; Aufs\u00e4tze und Vortr\u00e4ge \u00fcber Physik und Erkenntnistheorie<\/em>; Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. \/ Scientific Correspondence with Bohr, Einstein, Heisenberg a.o.: Band\/Volume IV Teil\/Part IV: 1957-1958<\/em>; Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. Band IV, Teil I: 1950\u20131952 \/ Scientific Correspondence with Bohr, Einstein, Heisenberg a.o. Volume IV, Part I: 1950\u20131952<\/em>;<\/p>\n\n\n\n

Thermodynamics and the Kinetic Theory of Gases<\/em>; Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. Band IV, Teil III: 1955\u20131956. Scientific Correspondence with Bohr, Einstein, Heisenberg, a.o. Volume IV, Part III: 1955\u20131956<\/em>; Physical Chemistry<\/em>; Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a.: Band 1: 1919\u20131929<\/em>; Vierpoltheorie und ihre Anwendung auf elektronische Schaltungen<\/em>; F\u00fcnf Arbeiten zum Ausschliessungsprinzip und zum Neutrino<\/em>; Lehrbuch der Physik: Lehre von der strahlenden Energie Zweiter Band<\/em>; Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. \/ Scientific Correspondence with Bohr, Einstein, Heisenberg a.o.: Band IV, Teil II: 1953\u20131954 \/ Volume IV, Part II: 1953\u20131954 <\/em>und \u00fcber 2.000 wissenschaftliche Briefe an ausgew\u00e4hlte Fachkollegen<\/p>\n\n\n\n

Ehrungen: <\/strong>Lorentz-Medaille<\/em>; Nobelpreis f\u00fcr Physik<\/em>; Vortrag auf dem Internationalen Mathematikerkongress<\/em>; Mitglied der American Academy of Arts and Sciences<\/em>; Max-Planck-Medaille<\/em>; Wolfgang-Pauli-Vorlesungen <\/em>an der Eidgen\u00f6ssischen Technische Hochschule Z\u00fcrich<\/em>; Stra\u00dfennamen in Wien und Z\u00fcrich; Benennung des Mondkraters Pauli<\/em>; Benennung des H\u00f6rsaals der Physikalischen Institute <\/em>an der Universit\u00e4t Hamburg<\/em><\/p>\n\n\n\n

Lebenslauf<\/h2>\n\n\n\n

1900:<\/strong> Geburt in Wien<\/p>\n\n\n\n

1918:<\/strong> Ver\u00f6ffentlichung von Wolfgang Paulis erster Arbeit direkt nach seiner Matura<\/p>\n\n\n\n

1919:<\/strong> Beginn seines Physikstudiums an der Ludwig-Maximilians-Universit\u00e4t<\/em> in M\u00fcnchen<\/p>\n\n\n\n

1921: <\/strong>Promotion mit einer Arbeit \u00fcber das Wasserstoffmolek\u00fcl und Beginn als Assistent Max Borns<\/em><\/a><\/p>\n\n\n\n

1922:<\/strong> Ende als Assistent Max Borns und Umzug nach Kopenhagen zu Niels Bohr<\/em><\/p>\n\n\n\n

1923: <\/strong>Beginn als Professor in Hamburg<\/p>\n\n\n\n

1925:<\/strong> Formulierung des Pauli-Prinzips<\/em><\/p>\n\n\n\n

1928: <\/strong>Wechsel an die Eidgen\u00f6ssische Technische Hochschule Z\u00fcrich<\/p>\n\n\n\n

1930:<\/strong> Erstmalige Postulation des Neutrinos<\/em><\/p>\n\n\n\n

1935: <\/strong>Wechsel in die USA, wo Wolfgang Pauli unter anderem am Institute for Advanced Study <\/em>forscht<\/p>\n\n\n\n

1938: <\/strong>Anschluss \u00d6sterreichs an Nazi-Deutschland, womit Wolfgang Pauli deutscher Staatsb\u00fcrger wird und einen Einb\u00fcrgerungsantrag in der Schweiz<\/a> stellt<\/p>\n\n\n\n

1940: <\/strong>Flucht vor der Nazis in die USA<\/p>\n\n\n\n

1942: <\/strong>Gastprofessor an der Purdue University<\/em><\/p>\n\n\n\n

1946: <\/strong>Erhalt der US-amerikanischen Staatsb\u00fcrgerschaft und R\u00fcckkehr nach an die Eidgen\u00f6ssische Technische Hochschule Z\u00fcrich<\/p>\n\n\n\n

1949: <\/strong>Erhalt der schweizerischen Staatsb\u00fcrgerschaft<\/p>\n\n\n\n

1956:<\/strong> Nachweis des Neutrinos am Cowan-Reines-Neutrinoexperiment<\/em><\/p>\n\n\n\n

1958: <\/strong>Tod Wolfgang Paulis an Bauchspeicheldr\u00fcsenkrebs, und zwar im Krankenhauszimmer 137 (1\/137 ist exakt der Wert der Feinstrukturkonstante<\/em>, was Wolfgang Pauli als schlechtes Omen deutet.)<\/p>\n\n\n\n

Zitate<\/h2>\n\n\n\n

„Meine pers\u00f6nliche Ansicht ist die, da\u00df in einer zuk\u00fcnftigen Wissenschaft die Realit\u00e4t weder „psychisch“ noch „physisch“ sein wird, sondern irgendwie beides und irgendwie keines von Beiden.“<\/p>Wolfgang Pauli<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

\u201eAls Physiker kann man davon ausgehen, dass ein Elektron wie das andere ist, w\u00e4hrend Sozialwissenschaftler auf diesen Luxus verzichten m\u00fcssen.<\/p>Wolfang Paul<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

„Das beste, was die meisten von uns in der Physik erreichen k\u00f6nnen, ist Unverst\u00e4ndnis auf einer tieferen Ebene.“<\/p>Wolfgang Pauli<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Lebenswerk<\/h2>\n\n\n\n

Wenn die bedeutendsten Physiker des 20.Jahrhunderts dich das „Gewissen der Physik“ nennen, dann hast du es in jedem Fall weit gebracht. Wenn sie das tun, obwohl (oder vielleicht gerade weil) du nach exzessivem Alkoholkonsum in den Kneipen St. Paulis morgens bei Vortr\u00e4gen ber\u00fchmter Physiker nicht selten unansprechbar bist, \u00fcber die Arbeiten deiner eigenen jungen Studenten kopfsch\u00fcttelnd sagst: „Das ist nicht nur nicht richtig. Das ist nicht einmal falsch.<\/em>“ und die Forscher*innen der Physikalischen Gesellschaft<\/a> mit „Liebe Radioaktive Damen und Herren…<\/em>“ anschreibst, dann musst du dir echt gro\u00dfen Respekt erarbeitet haben. <\/p>\n\n\n\n

Ich spreche hier vom theoretischen Physiker Wolfgang Pauli. Wie bereits leicht an den genannten Anekdoten zu erkennen ist, war mit „Gewissen“ wohl nicht unbedingt sein gewissenhafter Umgang gemeint. Doch wer Wolfgang Pauli seine Arbeit zeigte, konnte mit einer g\u00e4nzlich ehrlichen und vor allem ungesch\u00f6nten Meinung rechnen, viele Wissenschaftler*innen sch\u00e4tzten gerade diese bedingungslose Direktheit, so sagte der Physiker Victor Weisskopf<\/em>, der eine Zeit lang als Assistent f\u00fcr Wolfgang Pauli arbeitete, \u00fcber ihn Folgendes:<\/p>\n\n\n\n

„Es war absolut gro\u00dfartig, f\u00fcr Wolfgang Pauli zu arbeiten. Du k\u00f6nntest ihn alles fragen. Es gab keine Sorge, dass er eine bestimmte Frage f\u00fcr dumm halten w\u00fcrde, da er alle Fragen f\u00fcr dumm hielt.“<\/p>Victor Weisskopf<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Andere Kolleg*innen waren nicht unbedingt so begeistert, so kursierten viele Witze \u00fcber Wolfgang Pauli, vor allem unter seinen Kollegen und guten Freunden Otto Stern<\/em>, Walter Baade<\/em> und Erich Hecke <\/em>(mit denen er auch die zahlreichen Lokalit\u00e4ten Hamburgs besuchte). Besonders hartn\u00e4ckig hielt sich folgender:<\/p>\n\n\n\n

Nach Paulis Tod gew\u00e4hrte Gott ihm eine Audienz. Pauli fragte Gott, warum die Feinstrukturkonstante genau den Wert 1\/137 habe. Gott nickte, ging zur Tafel und begann, Gleichung nach Gleichung in rasender Geschwindigkeit abzuleiten. Pauli sah zun\u00e4chst mit gro\u00dfer Genugtuung zu, aber bald schon begann er heftig und entschieden, seinen Kopf zu sch\u00fctteln\u2026<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Gott kritisierte Wolfgang Pauli zwar nicht, daf\u00fcr aber Albert Einstein, und zwar ziemlich heftig. Zu diesem Zeitpunkt versuchten sich viele Physiker*innen daran, eine Theorie zu entwickeln, welche die Gesetze der Quantenmechanik, die auf extrem kleinen Skalen gelten, mit denen der Relativit\u00e4tstheorie, die auf extrem gro\u00dfen Skalen gelten, unter einen Hut zu bekommen.<\/p>\n\n\n\n

Alle Kr\u00e4fte und zugeh\u00f6rigen Felder im Universum sollen dabei in einer sogenannten einheitlichen Feldtheorie<\/em> durch ein einziges Feld dargestellt werden, denn man vermutet, dass genau dieser Zustand bei extrem hohen Energien vorliegt – bei hohen Energien, wie es sie direkt nach dem Urknall gab. Albert Einstein, der zu diesem Zeitpunkt als Urheber der Relativit\u00e4tstheorie bereits enorme Anerkennung in der physikalischen Gemeinschaft hatte, verbrachte viele Jahre damit – erfolglos, wor\u00fcber sich Wolfgang Pauli offenbar lustig machte:<\/p>\n\n\n\n

„Es ist schon eine k\u00fchne Tat der Redaktion, ein Referat \u00fcber eine neue Feldtheorie Einsteins unter die Ergebnisse der exakten Naturwissenschaften aufzunehmen. Beschert uns doch seine nie versagende Erfindungsgabe sowie seine hartn\u00e4ckige Energie beim Verfolgen eines bestimmten Zieles in letzter Zeit durchschnittlich etwa eine solche Theorie pro Jahr \u2013 wobei es psychologisch interessant ist, dass die jeweilige Theorie vom Autor gew\u00f6hnlich eine Zeitlang als die \u201adefinitive L\u00f6sung\u2018 betrachtet wird.“<\/p>Wolfgang Pauli<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Doch so klar und deutlich Wolfgang Pauli seine Kritik auch formulierte, fast immer hatte er Recht mit seinen Einsch\u00e4tzungen, welche Gedankeng\u00e4nge sich als vielversprechend erweisen sollten und welche „furchbarer Quatsch<\/em>“ (auch zu Einstein) waren. Wenn Wolfgang Pauli einen Ansatz lobte, wie etwa bei seinem Freund und Kollegen Paul Ehrenfest<\/em>, der wie er einen Artikel in der Encyklop\u00e4die der mathematischen Wissenschaften mit Einschlu\u00df ihrer Anwendungen <\/em>ver\u00f6ffentlichen durfte, dann klang das so:<\/p>\n\n\n\n

Ehrenfest: „Herr Pauli, Ihr Enzyklop\u00e4dieartikel gef\u00e4llt mir besser als Sie selbst!“<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Pauli: „Das ist doch komisch, mir geht es mit Ihnen gerade umgekehrt!“<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Selbst seine Assistent*innen nahm er nicht aus, so witzelte er etwa \u00fcber Rudolf Peierls<\/em>, der als Atomphysiker vor allem eindringlich vor den Fortschritten der Nazis bei der Atomforschung warnte und f\u00fcr eine Zeit auch als Wolfgang Paulis Assistent arbeitete:<\/p>\n\n\n\n

„Der Peierls, der spricht so schnell; bis man verstanden hat, was er sagt, behauptet er schon das Gegenteil!“<\/p>Wolfgang Pauli<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

\u00dcber den Physiker Paul Dirac<\/em>, der die Quantenmechanik mitbegr\u00fcndet, die Grundlage f\u00fcr den Nachweis von Antimaterie gelegt hat und zudem \u00fcberzeugter Atheist war, behauptete Wolfgang Pauli:<\/p>\n\n\n\n

„Unser Freund Dirac hat eine Religion; und der Leitsatz dieser Religion lautet: ‚Es gibt keinen Gott und Dirac ist sein Prophet.“<\/p>Wolfgang Pauli<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Wie Albert Einstein befasste sich auch Wolfgang Pauli mit dem Aufstellen einer einheitlichen Feldtheorie und zwar gemeinsam mit Werner Heisenberg. Letzterer war ein unbelehrbarer Optimist, er war voller \u00dcberzeugung, dass er die einheitliche Feldtheorie, in den Medien h\u00e4ufig Weltformel <\/em>genannt, finden w\u00fcrde. Wolfgang Pauli war dort sp\u00e4ter deutlich vorsichtiger, er gew\u00f6hnte sich laut eigenen Aussagen an den Gedanken, dass er das Aufstellen einer einheitlichen Feldtheorie nicht mehr erleben w\u00fcrde und distanzierte sich zunehmend von Heisenbergs Forschungen.<\/p>\n\n\n\n

Dieser jedoch sprach in einer Radiosendung von der Heisenberg-Pauli-Theorie <\/em>und f\u00fcgte hinzu, sie seien kurz vor der Fertigstellung der Theorie und damit vor dem endg\u00fcltigen Abschluss der Elementarteilchenphysik. „Es fehlen nur noch die technischen Details.<\/em>„, waren seine Worte. Auf diese ungl\u00fcckliche Formulierung folgte ein weltweiter Medienrummel. Man kann sich kaum vorstellen, wie bedeutsam sowas war: Die ganze Physik, abgeleitet aus einer einzigen Formel. Doch Werner Heisenberg hat ma\u00dflos \u00fcbertrieben, seine Theorie war hochgradig spekulativ und nicht einmal ansatzweise ausgearbeitet.<\/p>\n\n\n\n

Wolfgang Pauli war ungl\u00fccklich dar\u00fcber, dass ein Name nun mit einem so gro\u00dfen Versprechen in Verbindung gebracht wurde, da er sich bewusst war, dass die Theorie es h\u00f6chstwahrscheinlich nicht halten k\u00f6nnte. Daher schrieb er einen Brief an den sowjetischen Physiker George Gamow<\/em><\/a> und in diesem Brief zeichnete er ein simples Quadrat und schrieb daneben „Das soll der Welt zeigen, dass ich malen kann wie Tizian.“ <\/em>Darunter standen in kleiner Schrift die Worte „Es fehlen nur noch die technischen Details.<\/em>„. Eine einheitliche Feldtheorie haben wir bis heute nicht.<\/p>\n\n\n\n

Auch wenn Wolfgang Pauli also an der einheitlichen Feldtheorie scheiterte, hatte er nicht nur gro\u00dfe Klappe bei Kritik, er erzielte auch wegweisende Fortschritte in der Physik, seine bekannteste Errungenschaft ist wohl das sogenannte Pauli-Prinzip, auch Paulisches Ausschlie\u00dfungsprinzip<\/em> genannt. Obwohl es im Grunde genommen die Erkl\u00e4rung daf\u00fcr liefert, wieso es unter manchen Bedingungen \u00fcberhaupt stabile Materie gibt, brachte es ihm keinen \u00fcberragenden Ruhm ein – wohl vor allem, weil es so schwer zu verstehen ist. Wolfgang Pauli selbst sah das aber recht entspannt:<\/p>\n\n\n\n

„Ich kann es mir leisten, nicht zitiert zu werden.“<\/p>Wolfgang Pauli<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Daher ver\u00f6ffentlichte er seine Theorien auch fast nie als Publikationen, wie es unter Physiker*innen eigentlich \u00fcblich war, sondern legte sie meist nur in Briefen an ausgew\u00e4hlte Kolleg*innen dar, die er sehr sch\u00e4tzte. Auch das ist sicherlich ein Grund daf\u00fcr, dass er heute nicht auf einer Stufe mit Albert Einstein, Werner Heisenberg und Niels Bohr gesehen wird. Allerdings hatte er mit seiner Aussage nicht Unrecht: F\u00fcr die Entdeckung des Pauli-Prinzips erhielt Wolfgang Pauli 1945 den Nobelpreis f\u00fcr Physik.<\/p>\n\n\n\n

Kaum jemand bestreitet, dass Wolfgang Pauli zurecht mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, denn sein Pauli-Prinzip hat die Quantenmechanik, also unsere Theorie \u00fcber das Verhalten kleiner Objekte wie Atome und Elementarteilchen, entscheidend erweitert. Es besagt, stark vereinfacht ausgedr\u00fcckt, dass zwei bestimmte Teilchen nie am gleichen Ort sein k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Das klingt jetzt nicht nach einer nobelpreisw\u00fcrdigen Entdeckung, wie sollten zwei Dinge auch zur gleichen Zeit am selben Ort sein? In der Quantenmechanik ist das aber nicht so selbstverst\u00e4ndlich, denn hier haben Teilchen ja keine festgelegten Orte, sondern nur Aufenthaltswahrscheinlichkeiten, also Bereiche, in denen sie sich aufhalten k\u00f6nnen und die k\u00f6nnten sich nat\u00fcrlich \u00fcberlappen.<\/p>\n\n\n\n

Das Pauli-Prinzip sagt allerdings etwas pr\u00e4ziser ausgedr\u00fcckt aus, dass zwei Fermionen <\/em>in einem Atom, Fermionen sind alle Teilchen, aus denen die Materie besteht, niemals in allen Quantenzahlen, also in allen m\u00f6glichen Eigenschaften, die ein Teilchen so haben kann, \u00fcbereinstimmen k\u00f6nnen. Von diesen Eigenschaften gibt es n\u00e4mlich gar nicht so viele.<\/p>\n\n\n\n

Anders, noch etwas pr\u00e4ziser ausgedr\u00fcckt, ist die Wellenfunktion<\/em> eines Systems bei der Vertauschung zweier Fermionen asymmetrisch. Das klingt sehr kompliziert, ist es aber gar nicht. Die Wellenfunktion ist nichts anderes als die Funktion, durch die wir ein Quantensystem beschreiben – wir k\u00f6nnten sogar ganz ketzerisch sagen, die Wellenfunktion ist <\/em>das Quantensystem. F\u00fcr Quantensysteme gibt es nun eine Regel: Sie zeichnen sich durch das Betragsquadrat<\/em> ihrer Wellenfunktion aus, also durch den Betrag ihrer Wellenfunktion hoch zwei. Dieses muss bei der Vertauschung zweier identischer Teilchen also gleich bleiben.<\/p>\n\n\n\n

Alle Fermionen haben einen halbzahligen Spin, also entweder einen Spin +,0,5 oder -0,5. Damit das Betragsquadrat nun identisch bleibt, muss sich bei einer Vertauschung zweier Fermionen stets das Vorzeichen \u00e4ndern, es liegt also eine Asymmetrie vor:<\/p>\n\n\n\n

\u03a8 (1 , 2) = – \u03a8 (2 , 1)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Daraus folgt, dass die Aufenthaltswahrscheinlichkeit zweier Elektronen mit gleichem Spin am gleichen Ort gleich Null wird, es ist also ausgeschlossen, dass sie sich dort befinden. Spielen wir das ganze einmal durch: Es gibt vier Quantenzahlen, mit denen sich ein Elektron im sogenannten Orbitalmodell,<\/em> also unserem Modell eines Atoms, eindeutig beschreiben l\u00e4sst:<\/p>\n\n\n\n

1.Haupt-Quantenzahl (Schale des Elektrons)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

2.Neben-Quantenzahl (Form des Orbitals)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

3.Magnetische Quantenzahl (Ausrichtung des Bahndrehimpulses)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

4.Spin-Quantenzahl (Eigendrehimpuls)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Nehmen wir also an, zwei Elektronen in einem Atom haben die gleiche Haupt-Quantenzahl, die gleiche Neben-Quantenzahl und die gleiche Magnetische Quantenzahl, sie sind in dieser Hinsicht also komplett identisch und nicht voneinander zu unterscheiden. Sie m\u00fcssen sich jetzt in der Spin-Quantenzahl unterscheiden und diese kann in diesem Fall genau zwei Werte annehmen, n\u00e4mlich +0,5 und -0,5. Das ist auch der Grund daf\u00fcr, warum sich in einem Orbital h\u00f6chstens zwei Elektronen befinden k\u00f6nnen. Ein drittes Elektron w\u00fcrde schlie\u00dflich zwangsl\u00e4ufig denselben Spin haben wie ein anderes. Das Pauli-Prinzip liefert also eine Erkl\u00e4rung f\u00fcr den Aufbau des Periodensystems. Es tut aber noch viel mehr.<\/p>\n\n\n\n

Das Pauli-Prinzip ist n\u00e4mlich f\u00fcr den sogenannten Fermi-Druck<\/em> verantwortlich. Um ihn zu verstehen, m\u00fcssen wir wieder zur einfachen Veranschaulichung des Pauli-Prinzips zur\u00fcckkehren: Zwei Fermionen d\u00fcrfen nie am selben Ort sein. Stellen wir uns also vor, jedes Fermion hat einen kleinen Bereich f\u00fcr sich und in diesem Bereich darf sich kein anderes Fermion aufhalten – eine einstweilige Verf\u00fcgung sozusagen. Damit haben wir den Aufenthaltsort des Fermions schon ziemlich genau bestimmt, schlie\u00dflich h\u00e4lt es sich irgendwo innerhalb dieses Bereichs auf – da es ein Quantenobjekt ist, hat es ja nur Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und keinen wirklichen Ort.<\/p>\n\n\n\n

Hier kommt jetzt jedoch ein weiteres quantenmechanisches Gesetz hinzu, n\u00e4mlich die Unsch\u00e4rferelation<\/em> (entwickelt von Wolfgang Paulis Kollegen Werner Heisenberg). Sie besagt vereinfacht, dass es unm\u00f6glich ist, den Ort und den Impuls eines Teilchens unendlich genau zu bestimmen. <\/p>\n\n\n\n

Bestimmt man den Ort sehr genau, dann lassen sich weniger genaue Aussagen \u00fcber seinen Impuls treffen und umgekehrt. Sind nun die Fermionen so eng komprimiert und ist ihr Ort somit genau bestimmt, dann ist die Ungenauigkeit des Impulses sehr gro\u00df, sie zappeln also wie wild hin und her und das verursacht nat\u00fcrlich einen nach au\u00dfen gerichteten Druck, also eine Energie, die man aufwenden m\u00fcsste, um die Fermionen noch weiter zu komprimieren.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Druck ist unglaublich wichtig, denn er ist es, der Materie in vielen Situationen stabilisiert und daf\u00fcr sorgt, dass sie unter Einwirkung der Gravitation nicht einfach zu einem dichten Kern kollabiert – die elektrostatische Absto\u00dfungskraft spielt in solchen Extremsituationen nur eine sekund\u00e4re Rolle. In der Realit\u00e4t findet man diese Situationen nat\u00fcrlich nicht allzu h\u00e4ufig, zumindest nicht auf der Erde. Ein Beispiel sind allerdings wei\u00dfe Zwerge<\/em>, das sind die \u00dcberreste massearmer Sterne wie unserer Sonne, das was also von ihnen \u00fcbrig bleibt, wenn ihre nukleare Energiequelle versiegt ist.<\/p>\n\n\n\n

Wenn das passiert, dann f\u00e4llt nat\u00fcrlich der nach au\u00dfen gerichtete Druck der Strahlung aus dem Innern weg, daher komprimiert die Gravitation den Stern weiter – allerdings nicht beliebig weit. Die Komprimierung bei den meisten Sternen stoppt, wenn der Fermi-Druck einsetzt. Durch ihn befindet sich die Sternenleiche dann in einem stabilen Zustand, in dem sie dann noch viele Milliarden Jahre strahlt. Nur bei extrem massereichen Sternen ist die Gravitation so stark, dass selbst der Fermi-Druck ihr nichts mehr entgegensetzten kann – dann werden die Fermionen weiter komprimiert und es entsteht ein Neutronenstern oder im Extremfall sogar ein Schwarzes Loch.<\/p>\n\n\n\n

Wolfgang Pauli konnte mit seinem Pauli-Prinzip also den Aufbau des Periodensystems erkl\u00e4ren, er konnte erkl\u00e4ren, wieso es wei\u00dfe Zwerge geben kann und in manchen Situationen kann der Fermi-Druck sogar eine Supernova<\/em>, also eine gigantische Explosion verursachen – auch daf\u00fcr hatte man vorher keine Erkl\u00e4rung. Aber das Pauli-Prinzip war nicht Wolfgang Paulis einzige Errungenschaft. Er besch\u00e4ftige sich auch mit dem sogenannten Beta-Minus-Zerfall<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Nicht alle Stoffe sind stabil und k\u00f6nnen dauerhaft existieren, manche Elemente ver\u00e4ndern sich auch allm\u00e4hlich, sie zerfallen, dieses Ph\u00e4nomen ist uns als Radioaktivit\u00e4t<\/em> bekannt. Ein Stoff kann jedoch auf sehr viele verschiedene Arten zerfallen und der Beta-Minus-Zerfall ist einer dieser M\u00f6glichkeiten. Dabei wandelt sich im Atomkern ein elektrisch neutrales Neutron spontan in ein positiv geladenes Proton um. Damit die Ladung insgesamt gleich bleibt, entsteht dabei auch noch ein negativ geladenes Elektron – so weit, so gut. Diesen Prozess hatte man bereits zu Zeiten von Wolfgang Pauli vielmals beobachtet und studiert.<\/p>\n\n\n\n

Aber eine kleine L\u00fccke gab es, n\u00e4mlich hatten die Endprodukte nicht ganz genau dieselbe Masse wie die Teilchen am Anfang, ein bisschen Masse ist beim Zerfall also scheinbar einfach verschwunden – und gem\u00e4\u00df Energieerhaltungssatz<\/em> kann Masse nicht einfach verschwinden. Wolfgang Pauli hat daf\u00fcr eine L\u00f6sung angeboten, er hat postuliert, dass beim Beta-Minus-Zerfall neben einem Elektron auch noch ein anderes sehr kleines und fl\u00fcchtiges Teilchen entsteht, so massearm, dass die Detektoren es nicht messen k\u00f6nnen und so massearm, dass wir es wohl auch nie messen k\u00f6nnen werden.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Vorschlag war f\u00fcr Wolfgang Pauli schon sehr ungew\u00f6hnlich, schlie\u00dflich war er eigentlich immer derjenige, der gesagt hat, wenn man eine Hypothese nicht \u00fcberpr\u00fcfen kann, dann ist sie „nicht einmal falsch“, sondern schlicht keine Wissenschaft. Er selbst war sich dessen auch bewusst:<\/p>\n\n\n\n

„Ich habe eine schreckliche Sache getan, ich habe ein Teilchen postuliert, das nicht detektiert werden kann.“<\/p>Wolfgang Pauli<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Das hinderte ihn allerdings nicht daran, seine Entdeckung publik zu machen, nat\u00fcrlich nicht in einer Arbeit, sondern in einem Brief an die Kernphysikerin Lise Meitner <\/em>und die „Lieben Radioaktiven Damen und Herren“ von der Physikalischen Gesellschaft. Sp\u00e4ter gab der italienische Kernphysiker Enrico Fermi<\/em> dem unbekannten Teilchen den Namen Neutrino, was auf italienisch soviel wie „Kleines Neutron“ oder „Neutr\u00f6nchen“ bedeutet. Mit seiner Prognose, man werde das Teilchen niemals detektieren k\u00f6nnen, lag Wolfgang Pauli jedoch falsch.<\/p>\n\n\n\n

Da Neutrinos kaum mit gew\u00f6hnlicher Materie in Kontakt treten (sie durchqueren m\u00fchelos unseren K\u00f6rper und die gesamte Erde) und wirklich sehr massearm sind, ist es zwar schwierig, sie nachzuweisen, doch in riesigen speziell daf\u00fcr ausgelegten Observatorien unter der Erde geht es und in den 1950ern war man dann so weit. Heute gibt es weltweit zahlreiche dieser Observatorien, einige sind in der Tiefsee installiert, andere unter der Erde und wieder andere in der Antarktis – also an Orten, an denen es sonst nicht viel gibt, damit die extrem seltenen Neutrinowechselwirkungen auch auffallen.<\/p>\n\n\n\n

Wolfgang Pauli selbst hat die Entdeckung des Neutrinos noch erlebt, doch dem ganzen Ausma\u00df seiner Entdeckung war er sich noch nicht bewusst. Heute wissen wir, dass Neutrinos nicht nur beim Beta-Minus-Zerfall entstehen, sondern auch in der Sonne, im Weltall, in der Erdatmosph\u00e4re, im Erdinnern und auch in Kernreaktoren. Zudem gibt es zahlreiche verschiedene Arten von Neutrinos. Die genaue Masse von Neutrinos ist jedoch noch immer Gegenstand aktueller und k\u00fcnftiger Forschungen<\/a>, einige dachten sogar eine Zeit lang, Neutrinos h\u00e4tten gar keine Masse, weshalb sie h\u00e4ufig als Geisterteilchen<\/em> bezeichnet werden.<\/p>\n\n\n\n

Wolfgang Pauli hatte also eine enorme theoretische Bewandtnis, schon als Jugendlicher. Er war ein Klassenkamerad des sp\u00e4teren Chemikers und Nobelpreistr\u00e4gers Richard Kuhn<\/em>, einmal soll sein Physiklehrer an der Tafel einen Fehler gemacht und ihn auch nach langem Suchen nicht erkannt haben. Dann soll er gesagt haben: \u201ePauli, jetzt sag mir endlich, wo der Fehler liegt, du wei\u00dft es doch l\u00e4ngst!<\/em>\u201c Doch so sehr er als Theoretiker genial war, so ungeschickt war er handwerklich – so ungeschickt, dass es regelrecht zur Legende wurde.<\/p>\n\n\n\n

Wolfgang Pauli war ber\u00fcchtigt daf\u00fcr, dass in seiner Gegenwart st\u00e4ndig Experimente oder physikalische Anlagen versagten oder zu Bruch gingen. Bei Vortr\u00e4gen, denen er beiwohnte, funktionierten pl\u00f6tzlich die Diaprojektoren nicht mehr, bei einem Besuch in einem Observatorium wurde das Fernrohr zerst\u00f6rt und beim Physiker James Franck <\/em>ging in G\u00f6ttingen ein sehr teurer und wertvoller Apparat zu Bruch, w\u00e4hrend Wolfgang Pauli nicht anwesend war. Als Franck daraufhin Wolfgang Pauli mitteilte, dass es diesmal wenigstens nicht seine Schuld gewesen sei, entgegnete dieser, dass er genau zur selben Zeit mit dem Zug eine Weile in G\u00f6ttingen hielt.<\/p>\n\n\n\n

Der italienische Physiker Giuseppe Occhialini <\/em>hingegen wollte Wolfgang Pauli einen Streich spielen und hing eine Lampe so auf, dass sie herunterfallen sollte, wenn Pauli den Raum betritt. Er testete es mehrmals aus und immer fiel die Lampe, wenn jemand den Raum betrat – doch als Wolfgang Pauli kam, passierte nichts. Die Vorf\u00e4lle waren so auff\u00e4llig, dass einige gar vom Pauli-Effekt<\/em> oder vom Zweiten Paulischen Ausschlie\u00dfungsprinzip<\/em> sprachen:<\/p>\n\n\n\n

1.Es ist unm\u00f6glich, dass sich zwei Fermionen am gleichen Ort befinden.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

2.Es ist unm\u00f6glich, dass sich Wolfgang Pauli und ein funktionierendes Ger\u00e4t im gleichen Raum befinden.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Tats\u00e4chlich ben\u00f6tigte Wolfgang Pauli etwa 100 Fahrstunden, bevor er den Test f\u00fcr seinen F\u00fchrerschein bestand und bei einem Urlaub mit seiner Frau ging kurz vor der Abfahrt das Auto kaputt. Otto Stern erteile ihm daher sogar ein Labor-Verbot. W\u00e4hrend einer bedeutenden Zeremonie zerbrach zudem eine teure Porzellan-Vase in der Gegenwart Wolfgang Paulis ohne offensichtlichen Grund, was den Pauli-Effekt auch einer breiteren Masse demonstrierte. Seit Wolfgang Pauli besteht eine dezente Spannung zwischen experimentellen und theoretischen Physikern.<\/p>\n\n\n\n

Immerhin an einer experimentellen Anlage hat jedoch auch Wolfgang Pauli mitgewirkt, n\u00e4mlich am Europ\u00e4ischen Kernforschungszentrum CERN<\/em>, das heute die weltgr\u00f6\u00dften Teilchenbeschleuniger betreibt und zum Beispiel das Higgs-Boson<\/em> nachgewiesen hat. Wolfgang Pauli jedenfalls wurde schnell zur Legende in der Physik. So parodierten etwa einige Physiker*innen aus Kopenhagen am Niels-Bohr-Institut <\/em>die Trag\u00f6die Faust I <\/em>von Johann Wolfgang von Goethe<\/em>. In der Parodie wurde Gott als Niels Bohr dargestellt, Gretchen war ein Neutrino und der Teufel war Wolfgang Pauli.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Wolfgang Pauli ist eine kontroverse Pers\u00f6nlichkeit. Namhafte Physiker wie Werner Heisenberg lie\u00dfen ihn Arbeiten lesen, bevor sie publizierten, da Wolfgang Pauli bekannt f\u00fcr seine ehrliche, direkte und teils auch ziemlich respektlos formulierte Kritik war – selbst bei seinen Vorgesetzten oder Fachautorit\u00e4ten wie Albert Einstein. Er selbst schaffte es nicht zu solch gro\u00dfer Ber\u00fchmtheit, was wohl daran lag, dass Wolfgang Pauli sich mit extrem komplexen und schwer fassbaren Dingen besch\u00e4ftigte. Dennoch finde ich, viel mehr Menschen sollten diesen gro\u00dfen Physiker kennen. Steckbrief Vollst\u00e4ndiger Name: Wolfgang Ernst Friedrich Pauli Geboren: 25. April 1900 in Wien Gestorben: 15. Dezember 1958 in Z\u00fcrich Berufsfeld: Theoretische Physik Werke: Pauli Lectures on Physics; Atom and archetype; Optics and the Theory of Electrons; Electrodynamics; Writings on Physics and Philosophy; Selected Topics in Field Quantization; Exclusion principle and quantum mechanics; Wave Mechanics: Volume 5 of Pauli Lectures on Physics; The Interpretation of Nature and the Psyche; Statistical Mechanics; Relativit\u00e4tstheorie; Meson Theory of Nuclear Forces; Collected Scientific Papers; Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. Band II: 1930\u20131939 \/ Scientific Correspondence with Bohr, Einstein, Heisenberg a.o. Volume II: 1930\u20131939; Standing Together in Troubled Times; Physik und Erkenntnistheorie; Fisica e conoscenza; Psiche e natura; Physique moderne et philosophie; Le Cas Kepler; Jung e Pauli. Il …<\/p>\n","protected":false},"author":223,"featured_media":18599,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[3801],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/15179"}],"collection":[{"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/223"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=15179"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/15179\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=15179"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=15179"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wochenendrebell.de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=15179"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}