زادروز پاولی / یکی از بزرگترین فیزیکدانان کوانتومی

امروز ۵ اردیبهشت مصادف با سالروز تولد”ولفگانگ ارنست پاولی” (Wolfgang Ernst Pauli) فیزیکدان بلندپایه اتریشی- سوئیسی و مطرح کننده‌ی اصل طرد پاولی است.

“ولفگانگ ارنست پاولی” (Wolfgang Ernst Pauli) 25 آوریل ۱۹۰۰ در شهر وین، اتریش متولد شد.  وی فرزند ولفگانگ پاولی استاد شیمی دانشگاه وین بود. وی تحصیلات خود را در شهر وین به اتمام رساند و سپس در دوران دبیرستان با نظریه نسبیت اینشتین آشنا شد.

پاولی در سال ۱۹۱۸ فارغ التحصیل شد. تنها دو ماه پس از فارغ التحصیلی او اولین مقاله خود را در مورد نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین منتشر کرد.

 او در “دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ” (Ludwig-Maximilians-Universität München) مشغول به تحصیل شد و سپس در سال ۱۹۲۱ موفق به اخذ مدرک دکترای خود شد.

وی یک سال در  “دانشگاه گوتینگن”(Georg-August-Universität Göttingen) دستیار “ماکس برن”(Max Born) فیزیکدان وریاضیدان آلمانی بود، سپس به جمع فیزیکدانان کپنهاگ پیوست و دستیار “نیلز بور” (Niels Henrik David Bohr) فیزیکدان دانمارکی شد. در سالهای ۱۹۲۳ تا ۱۹۲۸ او استاد “دانشگاه هامبورگ”(Universität Hamburg) بود.

در سال ۱۹۲۵  او اصل معروف به اصل طرد پاولی را مطرح نمود. اصل طرد و پیش‌بینی وجود “نوترینو” که در سال ۱۹۳۰ با مطالعه بر روی واپاشی ذره بتا انجام شد، از کشفیات مهم اوست. زمانی که در زوریخ بود به دنبال کارهای علمی و تحقیقات خود نوترینو را کشف نمود. وی در نهایت توانست درستی نظریه خویش را بصورت عینی مشاهده نماید. مشخص شد که نوترینو با وجود کوچکی و ناچیزی خود تاثیر عظیمی دارد. پاولی کتابی در زمینه اصول کلی مکانیک موجی نوشته است.

“قاعده پاولی” یا” قاعده غیر امکان” یا” اصل طرد پاولی” (Pauli exclusion principle ) اصلی در مکانیک کوانتومی است. این قاعده‌ی بسیار مهم می‌گوید که در یک سیستم کوانتومی، دو یا چند فرمیون  همسان(مثلاً دو الکترون) نمی‌توانند همزمان حالت کوانتومی یکسانی داشته باشند. برای الکترون‌های یک اتم، این اصل می‌گوید که چهار عدد کوانتومی هیچ دو الکترونی یکی نیست، یعنی مثلاً اگر nl و ml دو الکترون یکی باشد، ms به ناچار برای آن دو متفاوت خواهد بود.

این اصل در شکل دقیق‌تر خود می‌گوید که تابع موج کلی برای دو فرمیون حتماً باید پادمتقارن باشد. از نتایج مهم این قاعده این است که برای فرمیون‌ها هیچ چگالشی وجود ندارد.

اصل طرد پاولی یکی از مهم‌ترین اصل‌های فیزیک است، زیرا هر سه نوع ذره‌ای که ماده‌ی معمولی از آن ساخته شده است یعنی الکترون‌ها، پروتون‌ها، نوترون‌ها از این اصل پیروی می‌کنند. به همین دلیل، همه ذرات مادی فضا اشغال می‌کنند. اصل طرد پاولی توضیح‌دهنده بسیاری از ویژگی‌های ماده است؛ از پایداری مواد در مقیاس بزرگ گرفته تا وجود  جدول تناوبی عناصر.

اصل طرد پاولی بسیاری از پدیده‌های فیزیک را توضیح می‌دهد. یکی از این پدیده‌ها وجود لایه‌های الکترونی در اتم‌ها و قاعده به‌اشتراک‌گذاشتن الکترون‌ها است. هر اتم خنثی چندین الکترون دارد و از آن‌جا که الکترون‌ها فرمیون هستند، اصل طرد پاولی نمی‌گذارد که همه‌شان در یک حالت کوانتومی به دو ر هسته اتم جمع شوند؛ بنابراین الکترون‌ها یکی پس از دیگری روی هم قرار می‌گیرند. به همین دلیل عناصر شیمیایی گوناگون پدید می‌آید و پیوندهای بین آن‌ها این چنین گوناگون می‌شود.

از جوایز وی می‌توان به دریافت جایزه فیزیک نوبل، مدال فرانکلین و مدال ماکس پلانک اشاره کرد.ولفگانگ پاولی در سال ۱۹۵۸ در حالیکه به شدت بیمار بود در شهر زوریخ سوئیس از دنیا رفت.

منبع : ایسنا