# Wolfgang Pauli

Wolfgang Ernst Pauli (Viena, Àustria 1900 - Zúric, Suïssa 1958) fou un físic austríac, posteriorment nacionalitzat suís i finalment estatunidenc.
És un dels pares fundadors de la mecànica quàntica i autor del principi d'exclusió de Pauli (1925), fou guardonat amb el Premi Nobel de Física l'any 1945.

## Biografia

Va nàixer a Viena (Àustria) el 25 d'Abril de 1900. Fill de Wolfgang Joseph Pauli i de Berta Camilla Schütz, i fillol d'Ernst Mach, de qui va rebre el segon nom. Son pare va ser un reconegut bioquímic professor de la Universitat de Viena.
Va estudiar al Döblinger Gymnasium de Viena, on es llicencià en física l'any 1918. Dos mesos després de llicenciar-se va publicar el seu primer article sobre la Teoria de la Relativitat General d'Albert Einstein. El juliol de 1921 aconseguí el doctorat en física, sota la tutela d'Arnold Sommerfeld, a la Universitat de Múnic.
Sommerfeld, el seu tutor de tesis doctoral, li havia suggerit escriure un article sobre la relativitat per a l'Enciclopèdia de Ciències Matemàtiques' (Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften), una obra alemanya.
Va passar el trimestre d'hivern 1921-1922 com a assistent de Max Born a la Universitat de Göttingen, on va conèixer Niels Bohr. Després d'un estiu com a assistent de Wilhelm Lenz a la Universitat d'Hamburg, va ser convidat per Bohr a la Universitat de Copenhaguen durant un any. Aquí la investigació i l'interès de Pauli per l'efecte Zeeman anòmal va culminar el 1924 amb la formulació del "Principi d'exclusió" que governa com coexisteixen partícules com els electrons. Per això va rebre el Premi Nobel l'any 1945.
Va ser nomenat professor de la Universitat d'Hamburg el 1923. Passà un any a la Universitat de Göttingen com a assistent de Max Born, i l'any següent es traslladà a l'Institut Niehls Bohr de Física Teòrica de Copenhaguen. El 1928 va ser nomenat professor del ETH Zürich, on va romandre fins l'esclat de la Segona Guerra Mundial, quan va marxar als Estats Units. La finalització de la guerra mundial permeté Pauli retornar a Zúric, on morí el 15 de desembre de 1958.
Pauli va ser membre estranger de la Royal Society de Londres i membre de la Swiss Physical Society, la American Physical Society i l'Associació Americana per a l'Avenç de la Ciència. Va rebre la medalla Lorentz el 1930.

## Recerca científica

El 1924 proposà un quart nombre quàntic, necessari per poder especificar els estats energètics de l'electró, que pot adoptar els valors numèrics de ½ o -½. L'existència d'aquests nombres quàntics, anomenats d'espín, va ser verificada posteriorment, i són representatius de les dues direccions de gir possibles sobre l'eix de rotació dels fermions.
El 1928 és nomenat professor de Física Teòrica a l'Escola Politècnica Federal de Zúric, a Suïssa, aconseguint posteriorment aquesta nacionalitat. Sota la seva direcció, aquesta institució es va convertir en un important centre d'investigació en els anys precedents a la Segona Guerra Mundial. El 1931 realitzà una sèrie de conferències i seminaris als Estats Units, entre ells a la Universitat de Michigan i Princeton.
Aquell mateix any va proposar l'existència d'una partícula elèctricament neutra i de massa nul·la, denominada amb posterioritat neutrí pel físic italo-americà Enrico Fermi. L'annexió d'Àustria per Adolf Hitler l'any 1938 el converteix en ciutadà alemany. El 1940 abandona Alemanya i es trasllada als Estats Units. Entre 1935 i 1936, va ser professor visitant a l'Institut d'Estudis Avançats de Princeton, Nova Jersey i va tenir càrrecs similars a la Universitat de Michigan (1931 i 1941) i a la Universitat de Purdue (1942). Va ser elegit per a la Càtedra de Física Teòrica de Princeton el 1940, però va tornar a Zuric al final de la Segona Guerra Mundial.
El 1945 fou guardonat amb el Premi Nobel de Física per la formulació del Principi d'exclusió, obtenint la nacionalitat nord-americana l'any següent.

## Principi d'exclusió de Pauli

En mecànica quàntica, el principi d'exclusió de Pauli estableix que dues o més partícules idèntiques amb espins mig enters (és a dir, fermions) no poden ocupar el mateix estat quàntic dins d'un sistema quàntic simultàniament.
En el cas dels electrons en àtoms, es pot afirmar de la següent manera: «és impossible que dos electrons d'un àtom polielectrònic tinguin els mateixos valors dels quatre nombres quàntics» (n, el nombre quàntic principal; ℓ, el nombre quàntic azimutal; m$_ℓ$, el nombre quàntic magnètic; i m$_s$, el nombre quàntic d'espín). Per exemple, si dos electrons resideixen en el mateix orbital, aleshores els seus valors n, ℓ, i m$_ℓ$ són els mateixos; per tant, els seus m$_s$ han de ser diferents i, per tant, els electrons han de tenir projeccions d'espín mig enter oposades de 1/2 i -1/2.
Les partícules amb un espín sencer (o bosons), no estan subjectes al principi d'exclusió de Pauli; qualsevol nombre de bosons idèntics poden ocupar el mateix estat quàntic, com passa, per exemple, amb els fotons produïts per un làser o àtoms en un condensat de Bose-Einstein.
Una afirmació més rigorosa és que, pel que fa a l'intercanvi de dues partícules idèntiques, la funció d'ona total (moltes partícules) és antisimètrica per als fermions i simètrica per als bosons. Això vol dir que si s'intercanvien les coordenades d'espai i espín de dues partícules idèntiques, aleshores la funció d'ona total canvia de signe per als fermions i no canvia per als bosons.
Si dos fermions estiguessin en el mateix estat (per exemple el mateix orbital amb el mateix espín en el mateix àtom), intercanviar-los no canviaria res i la funció d'ona total no canviaria. L'única manera que la funció d'ona total pot canviar de signe com cal per als fermions i també romandre sense canvis és que aquesta funció ha de ser zero a tot arreu, el que significa que l'estat no pot existir. Aquest raonament no s'aplica als bosons perquè el signe no canvia.

## Vida personal

Wolfgang Pauli es va casar amb Franciska Bertram el 4 d'abril de 1934. Va morir a Zuric el 15 de desembre de 1958.

## Vegeu també

* Principi d'exclusió de Pauli

## Referències

* ↑ «Wolfgang Pauli». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
* 1 2 3 4 «The Nobel Prize in Physics 1945» (en anglès americà). [Consulta: 4 setembre 2024].
* 1 2 3 «Wolfgang Pauli (1900 - 1958) biography | CERN Scientific Information Service (SIS)». [Consulta: 4 setembre 2024].
* ↑ «Wolfgang Ernst Pauli, 1900-1958» (en anglès). Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 5, 2-1960, pàg. 174–192. DOI: 10.1098/rsbm.1960.0014. ISSN: 0080-4606.
* ↑ Pauli, Wolfgang «Remarks on the History of the Exclusion Principle» (en anglès). Science, 103, 2669, 22-02-1946, pàg. 213–215. DOI: 10.1126/science.103.2669.213. ISSN: 0036-8075.
* 1 2 3 4 Massimi, Michela. Pauli's Exclusion Principle: The Origin and Validation of a Scientific Principle (en anglés). Cambridge University Press, 2005-08-04. ISBN 9780511535352.

## Bibliografia

* Enz, Charles P. No Time to be Brief: A Scientific Biography of Wolfgang Pauli (en anglès). Oxford University Press, 2002. ISBN 978-0-19-958815-2.
* Laurikainen, Kalervo V. Beyond the Atom: The Philosophical Thought of Wolfgang Pauli (en anglès). Springer, 1988. ISBN 978-3-540-19456-9.
* von Meyenn, Karl; Schucking, Engelbert «Wolfgang Pauli» (en anglès). Physics Today, Vol. 54, Num. 2, 2001, pàg. 43-. DOI: 10.1063/1.1359709. ISSN: 0031-9228.

## Enllaços externs

* «Wolfgang Pauli» (en anglès). The Nobel Prize. The Nobel Foundation.
* O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. «Wolfgang Pauli» (en anglès). MacTutor History of Mathematics archive. School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews, Scotland.
* Fierz, M. «Pauli, Wolfgang». Complete Dictionary of Scientific Biography, 2008. [Consulta: 7 abril 2021]. (anglès)