ヴォルフガング・パウリ

ヴォルフガング・エルンスト・パウリ（Wolfgang Ernst Pauli）（1900年4月25日 – 1958年12月15日）は、オーストリアの物理学者である。彼は1930年にニュートリノを提唱した。それは15年にわたって物理学を苦しめてきた問題に対する応急の解決策であり、決して検出できないものを提唱してしまったという明確な懸念を伴っていた。

別の成果、すなわち彼の名を冠した排他原理によって、彼は1945年にノーベル物理学賞を受けた。

ウィーンの神童

パウリはウィーンに生まれた。名づけ親は物理学者エルンスト・マッハ（Ernst Mach）であった。ギムナジウムの生徒のころから、彼は数学の並外れた才能とみなされていた。 18歳で最初の論文を発表し、20歳で相対性理論の総説を著した。それは専門家の間でただちに標準的な著作とみなされ、アインシュタイン（Einstein）自身がはっきりと称賛した。

1921年、彼はミュンヘンでアルノルト・ゾンマーフェルト（Arnold Sommerfeld）のもとで学位を取得し、その後ゲッティンゲンでマックス・ボルン（Max Born）の、コペンハーゲンでニールス・ボーア（Niels Bohr）の助手を務めた。 1928年からはチューリヒ工科大学（ETH Zürich）で教えた。

ベータ崩壊の問題

ベータ崩壊では、電子はまったく異なるエネルギーをもって原子核を離れる。鋭い値ではなく連続したスペクトルである。ほかのどの核過程でもエネルギーは鋭い値であった。

1930年、リーゼ・マイトナー（Lise Meitner）は熱量計による測定によって、これが測定誤差であるという可能性を排除していた。エネルギーは本当に失われていたのである。

これによって二つの逃げ道が開かれた。ニールス・ボーアは、小さな世界でエネルギー保存則を放棄することを真剣に検討した。パウリはそれをより大きな代償と考えた。

1930年12月4日の手紙

パウリは、テュービンゲンで開かれた核物理学者の会合に宛てて手紙を書いた。彼自身はその会合に参加できなかった。チューリヒの舞踏会に出ていたからである。この手紙の呼びかけは有名になった。 「放射能をお持ちの淑女紳士の皆様へ」

彼の提案はこうであった。崩壊の際に、これまで知られていない電気的に中性な粒子が生じ、それが失われたエネルギーを運び去る。その粒子はきわめて軽く、物質とほとんど相互作用しないはずである。そうでなければとうに気づかれていたはずだからである。

パウリはそれを当初「中性子」と呼んだ。その名は2年後にジェームズ・チャドウィック（James Chadwick）の重い原子核粒子に与えられた。そこでエンリコ・フェルミ（Enrico Fermi）は、パウリの粒子をニュートリノと名づけた。イタリア語で「小さな中性のもの」という意味である。

注目すべきはこの手紙の調子である。パウリは自らの提案を絶望的な逃げ道と呼び、寛恕を乞うている。彼はのちに、検出できない粒子を考え出したことを繰り返し詫びた。

賭けとその決着

パウリは、自分の粒子は存命中には見つからないと、シャンパン1箱を賭けたと伝えられる。

1956年6月14日、フレデリック・ライネス（Frederick Reines）とクライド・カワン（Clyde Cowan）からの電報が彼に届いた。原子炉でニュートリノを検出したという知らせであった。パウリはその晩を友人たちと、約束されたシャンパンの箱とともに過ごしたと伝えられる。

提案と検出のあいだには26年が横たわっていた。

ほかに彼を際立たせたもの

排他原理。1925年、パウリは二つの電子が決して同じ量子状態を占めることはできないと定式化した。そこから周期表の構造が導かれる。そして究極的には、なぜ物質がそもそも空間を占め、自らのうちに崩れ落ちないのかが導かれる。

物理学の良心。パウリは容赦のない批判で恐れられていた。ある論文について「間違ってすらいない」と述べたのは彼である。これは物理学が知るもっとも厳しい判定である。ある主張が検証可能ですらないと言っているからである。

パウリ効果。実験物理学者たちは冗談めかして、彼が居合わせるだけで装置が動かなくなると言った。パウリ自身はこの伝説を目に見えて楽しんでいた。

その後の影響

パウリは1958年、チューリヒの137号室で亡くなった。 137は生涯にわたって彼の心を占めていた数である。微細構造定数の逆数が137の近くにあり、その理由を誰も説明できないからである。

彼のニュートリノは、提案された当時は純粋な窮余の策であった。今日それはニュートリノ天文学を支え、標準模型を実証された唯一の箇所で打ち破り、ニュートリノボルタイクをめぐる考察の出発点に立っている。

出典

W. Pauli: Offener Brief an die Gruppe der Radioaktiven, Tübingen, 1930年12月4日。
ノーベル財団: ノーベル物理学賞1945年。