Вольфганг Паули

Вольфганг Паули.
Вольфганг Паули.Фото: Nobelstiftung, общественное достояние, Wikimedia Commons

Вольфганг Эрнст Паули (25 апреля 1900 – 15 декабря 1958) — австрийский физик. В 1930 году он предложил нейтрино — как вынужденное решение проблемы, которая мучила физику уже пятнадцать лет, и с прямо высказанным опасением, что предложил нечто такое, что никогда не удастся обнаружить.

За другой результат, названный его именем принцип запрета, он получил в 1945 году Нобелевскую премию по физике.

Вундеркинд из Вены

Паули родился в Вене; его крёстным отцом был физик Эрнст Мах. Уже гимназистом он считался исключительным математическим талантом. В восемнадцать лет он опубликовал свою первую работу, в двадцать — обзорную статью по теории относительности, которую специалисты сразу же признали образцовым трудом; сам Эйнштейн отозвался о ней с особой похвалой.

В 1921 году он защитил диссертацию у Арнольда Зоммерфельда в Мюнхене, затем был ассистентом у Макса Борна в Гёттингене и у Нильса Бора в Копенгагене. С 1928 года он преподавал в ETH в Цюрихе.

Проблема бета-распада

При бета-распаде электроны покидают атомное ядро с совершенно разными энергиями — непрерывный спектр вместо резкого значения. При всяком другом ядерном процессе энергия была резкой.

В 1930 году Лизе Мейтнер калориметрическим измерением исключила, что речь идёт об ошибке измерения. Энергия действительно терялась.

Тем самым оставались два выхода. Нильс Бор всерьёз рассматривал возможность отказаться от закона сохранения энергии в малом. Паули считал это большей ценой.

Письмо от 4 декабря 1930 года

Паули написал совещанию физиков-ядерщиков в Тюбингене, в котором сам не мог участвовать — он был на балу в Цюрихе. Обращение в письме стало знаменитым: «Дорогие радиоактивные дамы и господа.»

Его предложение: при распаде возникает неизвестная до сих пор, электрически нейтральная частица, которая уносит недостающую энергию. Она должна быть очень лёгкой и почти не взаимодействовать с веществом — иначе её давно бы заметили.

Сначала Паули назвал её «нейтроном». Два года спустя это имя перешло к тяжёлой ядерной частице Джеймса Чедвика; Энрико Ферми после этого окрестил частицу Паули нейтрино, по-итальянски «маленькая нейтральная штучка».

Примечателен тон письма. Паули называет собственное предложение отчаянным выходом и просит о снисхождении. Позднее он несколько раз извинялся за то, что выдумал частицу, которую невозможно обнаружить.

Пари и его исход

Говорят, что Паули поспорил на ящик шампанского, что его частицу при его жизни не найдут.

14 июня 1956 года его достигла телеграмма от Фредерика Райнеса и Клайда Коуэна: нейтрино обнаружено на ядерном реакторе. Говорят, что Паули отметил этот вечер с друзьями и обещанным ящиком.

Между предложением и обнаружением пролегли 26 лет.

Чем ещё он отличился

Принцип запрета. В 1925 году Паули сформулировал, что два электрона никогда не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Отсюда следует строение периодической системы — и в конечном счёте то, почему вещество вообще занимает место и не схлопывается в себя.

Совесть физики. Паули внушал страх своей беспощадной критикой. От него происходит сказанное об одной работе, что она «даже не неверна» — самый суровый приговор, какой знает физика, потому что он означает, что утверждение даже не проверяемо.

Эффект Паули. Физики-экспериментаторы в шутку утверждали, что одно его присутствие выводит приборы из строя. Сам Паули получал от этой легенды видимое удовольствие.

Наследие

Паули умер в 1958 году в Цюрихе, в палате 137 — числе, которое занимало его всю жизнь, потому что обратная величина постоянной тонкой структуры лежит вблизи 137, и никто не может объяснить почему.

Его нейтрино в момент предложения было чистой нуждой. Сегодня на нём держится нейтринная астрономия, оно вскрыло Стандартную модель в её единственном доказанном месте, и оно стоит у начала размышлений о нейтриновольтаике.

Связанные понятия

Источники

  • W. Pauli: Открытое письмо группе радиоактивных, Tübingen, 4 декабря 1930.
  • Нобелевский фонд: Нобелевская премия по физике 1945.