Wolfgang Pauli

Wolfgang Ernst Pauli (25. April 1900 – 15. Dezember 1958) war ein österreichischer Physiker. Er schlug 1930 das Neutrino vor — als Notlösung für ein Problem, das die Physik seit fünfzehn Jahren quälte, und mit der ausdrücklichen Sorge, etwas vorgeschlagen zu haben, das sich nie nachweisen lasse.

Für ein anderes Ergebnis, das nach ihm benannte Ausschließungsprinzip, erhielt er 1945 den Nobelpreis für Physik.

Ein Wunderkind aus Wien

Pauli wurde in Wien geboren; sein Taufpate war der Physiker Ernst Mach. Schon als Gymnasiast galt er als mathematisches Ausnahmetalent. Mit achtzehn veröffentlichte er seine erste Arbeit, mit zwanzig einen Übersichtsartikel zur Relativitätstheorie, der in der Fachwelt sofort als Standardwerk galt — Einstein selbst lobte ihn ausdrücklich.

1921 wurde er bei Arnold Sommerfeld in München promoviert, danach war er Assistent bei Max Born in Göttingen und bei Niels Bohr in Kopenhagen. Ab 1928 lehrte er an der ETH Zürich.

Das Problem des Betazerfalls

Beim Betazerfall verlassen Elektronen den Atomkern mit ganz unterschiedlichen Energien — ein durchgehendes Spektrum statt eines scharfen Wertes. Bei jedem anderen Kernvorgang war die Energie scharf.

1930 hatte Lise Meitner mit einer Kalorimetermessung ausgeschlossen, dass es sich um einen Messfehler handelte. Die Energie ging wirklich verloren.

Damit standen zwei Auswege offen. Niels Bohr erwog ernsthaft, den Energieerhaltungssatz im Kleinen aufzugeben. Pauli hielt das für den größeren Preis.

Der Brief vom 4. Dezember 1930

Pauli schrieb an eine Tagung von Kernphysikern in Tübingen, an der er selbst nicht teilnehmen konnte — er war auf einem Ball in Zürich. Die Anrede des Briefes ist berühmt geworden: „Liebe Radioaktive Damen und Herren."

Sein Vorschlag: Beim Zerfall entstehe ein bisher unbekanntes, elektrisch neutrales Teilchen, das die fehlende Energie forttrage. Es müsse sehr leicht sein und dürfe kaum mit Materie wechselwirken — sonst hätte man es längst bemerkt.

Pauli nannte es zunächst „Neutron". Der Name ging zwei Jahre später an James Chadwicks schweres Kernteilchen; Enrico Fermi taufte Paulis Teilchen daraufhin Neutrino, italienisch für „kleines neutrales Ding".

Bemerkenswert ist der Ton des Briefes. Pauli nennt seinen eigenen Vorschlag einen verzweifelten Ausweg und bittet um Nachsicht. Er hat sich später mehrfach dafür entschuldigt, ein Teilchen erfunden zu haben, das man nicht nachweisen könne.

Die Wette und ihre Auflösung

Pauli soll eine Kiste Champagner darauf gewettet haben, dass sein Teilchen zu Lebzeiten nicht gefunden werde.

Am 14. Juni 1956 erreichte ihn ein Telegramm von Frederick Reines und Clyde Cowan: Man habe das Neutrino an einem Kernreaktor nachgewiesen. Pauli soll den Abend mit Freunden und der versprochenen Kiste begangen haben.

Zwischen Vorschlag und Nachweis lagen 26 Jahre.

Was ihn sonst auszeichnete

Das Ausschließungsprinzip. 1925 formulierte Pauli, dass zwei Elektronen nie denselben Quantenzustand einnehmen können. Daraus folgt der Aufbau des Periodensystems — und letztlich, warum Materie überhaupt Raum einnimmt und nicht in sich zusammenfällt.

Das Gewissen der Physik. Pauli war für seine schonungslose Kritik gefürchtet. Von ihm stammt der Satz über eine Arbeit, sie sei „nicht einmal falsch" — das härteste Urteil, das die Physik kennt, weil es besagt, dass eine Aussage nicht einmal prüfbar sei.

Der Pauli-Effekt. Experimentalphysiker behaupteten scherzhaft, allein seine Anwesenheit bringe Geräte zum Versagen. Pauli selbst hatte an dieser Legende sichtbares Vergnügen.

Nachwirkung

Pauli starb 1958 in Zürich, in Zimmer 137 — eine Zahl, die ihn zeitlebens beschäftigt hatte, weil der Kehrwert der Feinstrukturkonstante nahe bei 137 liegt und niemand erklären kann, warum.

Sein Neutrino war beim Vorschlag reine Not. Heute trägt es die Neutrinoastronomie, es hat das Standardmodell an seiner einzigen belegten Stelle aufgebrochen, und es steht am Anfang der Überlegungen zur Neutrinovoltaik.

Quellen

W. Pauli: Offener Brief an die Gruppe der Radioaktiven, Tübingen, 4. Dezember 1930.
Nobelstiftung: Nobelpreis für Physik 1945.