1925 년 1 월 : Wolfgang Pauli가 배제 원칙 발표

1925 년은 다음과 같이 양자 물리학에 중요한 해였습니다. 볼프강 파울리의 1 월 배제 원칙 발표. 두 개의 동일한 페르미온 입자가 동일한 양자 상태에있을 수 없다는이 잘 알려진 원리는 원소 주기율표의 구조에 대한 이론적 기초를 최초로 제공했습니다.

볼프강 파울리는 1900 년 비엔나에서 태어났습니다. 양자 역학 자체는 에너지 양자에 대한 아이디어를 플랑크가 발표하면서 탄생했습니다. Pauli의 아버지는 비엔나 대학의 의사이자 화학 교수였으며 그의 대부는 Ernest Mach였습니다. 신동이었던 Pauli는 수업 시간에 지루함을 느꼈을 때 상대성 이론에 관한 아인슈타인의 논문을 읽었습니다. 당시 뮌헨 대학의 Arnold Sommerfeld의 학생이었던 Pauli는 20 세에 상대성에 관한 논문을 발표하고 Albert Einstein 자신을 포함한 다른 물리학 자들에게 큰 감명을 준 상대성에 관한 백과 사전 기사를 썼습니다. 고전 역학과 상대성 이론을 배운 Pauli는 Sommerfeld에 의해 양자 역학에 대해 당황했고 처음에는 주제가 다소 혼란 스러웠습니다.
아마도 그의 탁월함 때문에 Pauli의 교수들과 동료들은 그의 더 짜증나는 일부를 용납했습니다. 매우 늦게 자고 정오 이전에 강의에 거의 나타나지 않는 습관과 같은 습관. 그는 또한 극도로 비판적이었고 동료들의 일관성이없는 작업을 “틀림없는 것”으로 여기는 것으로 유명했습니다. 그의 비판 경향은 종종 다른 사람들의 생각을 명확히하는 데 박차를가했습니다. 또한 Pauli는 과학자들이 자신의 실험실에 가까이 오더라도 실험에 파멸을 의미한다고 믿기 시작했습니다.
박사 학위를받은 후 1921 년 괴팅겐과 코펜하겐에서 어느 정도 시간을 보냈던 Pauli는 1923 년 함부르크 대학에서 자리를 잡았습니다. 그는 그곳에서 원소 주기율표에 대한 첫 번째 강의를했는데, 원자 껍질 구조가 이해되지 않았기 때문에 불만족 스러웠습니다. 1913 년에 보어는 전자가 특정 양자화 된 궤도 만 차지할 수 있다고 제안했지만 원자의 모든 전자가 단순히 하나의 최저 에너지 상태로 밀집되지 않는 이유가없는 것 같습니다. 구조에 대한 설득력있는 설명이 없었습니다. Pauli는 최근에 전자 스핀의 결과 인 비정상적인 Zeeman 효과를 설명하기 위해 노력했으며 두 가지 문제가 ow 관련.
1924 년 말, Pauli는 전자의 양자 상태를 설명하는 데 사용 된 세 번째 양자 수에 네 번째 양자 수를 추가하는 아이디어를 제안함으로써 큰 도약을했습니다. 처음 세 개의 양자 수는 핵 주위의 전자 운동과 관련이 있기 때문에 물리적으로 의미가 있습니다. Pauli는 전자의 새로운 양자 속성을 “고전적으로 설명 할 수없는 두 가지 값”이라고 불렀습니다. 이 제안을 한 직후 Pauli는 그것이 닫힌 궤도 문제의 해결로 이어질 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그리고 1925 년 1 월에 그는 배제 원리를 발표했습니다. 그는 원자에있는 두 개의 전자가 4 개의 양자 수에 대해 동일한 값. 각 전자는 고유 한 상태 여야합니다. 다른 가능성은 제외되었습니다.
Pauli가 제안한 네 번째 양자 수는 당시 물리학 자들을 당혹스럽게했습니다. 그 당시에는 아무도 그 물리적 중요성을 설명 할 수 없었기 때문입니다. 또한 Pauli는 배제 원리에 대해 논리적으로 설명 할 수 없거나 양자 역학의 다른 법칙에서 파생 할 수 없다는 사실에 신경을 썼고이 문제에 대해 여전히 불만을 품고있었습니다. 주기율표의 구조를 설명하고 물질의 다른 특성을 설명하는 데 필수적입니다.
1925 년 후반에 Pauli의 작업에서 영감을 얻은 Samuel Goudsmit과 George Uhlenbeck은 fou를 해석했습니다. 전자의 스핀으로서의 rth 양자 수. Pauli는 원래 원자의 전자를 설명하기 위해 배제 원리를 적용했지만 나중에는 정수 스핀을 가진 보손이 아닌 반 정수 스핀을 갖는 모든 페르미온 시스템으로 확장되었습니다.
파울리가 발표 한 후 2 년 만에 그의 배제 원리, 새로운 양자 역학은 Heisenberg의 매트릭스 역학 공식화와 물질이 파동과 같은 속성을 가질 수 있다는 de Broglie의 아이디어에 기반한 Schrödinger의 파동 역학으로 시작되었습니다.
1928 년 파울리는 취리히로 이사했습니다. 그는 미국에서 제 2 차 세계 대전 동안 시간을 보냈고 전쟁 후 취리히로 돌아 왔습니다. 1931 년에 Pauli는 베타 붕괴에서 명백한 에너지 보존 부족에 대한 해결책으로 새로운 입자 인 중성미자의 존재를 제안했습니다.많은 연구 성과를 거둔 후 그는 말년의 대부분을 과학의 역사와 철학에 대해 생각했습니다.
Pauli는 항상 현상에 대한 명확하고 일관된 설명을 고집했으며 항상 실험에 대한 직관적 인 이해와 엄격한 수학적 체계를 찾기 위해 노력했습니다. Max Born은 “나는 그가 아인슈타인 자신에 필적 할만한 천재라는 것을 알고 있었다. 그러나 그는 내 눈에는 아인슈타인의 위대함을 얻지 못한 완전히 다른 유형의 남자였다”고 말했다. 1945 년 파울리는 배제 원칙의 발견으로 노벨상을 받았으며 1958 년에 사망했습니다.