Intérêt pour la physique et première découverte
Après ses découvertes, Pauli acquiert une certaine notoriété. Extrêmement sûr de lui, il devient un personnage majeur dans la validation ou non de nouvelles théories physiques. Il critique et méprise tout ce qui ne semble pas rigoureux, et son ton cassant lui vaut le surnom « le fouet de Dieu » de son ami Ehrenfest.
Pauli devient professeur, mais est un très mauvais pédagogue. Très fêtard, boit beaucoup. Se marie, qui se révèle très rapidement être un échec. Dans une tentative de remettre de l’ordre dans sa vie, il suit une psychanalyse et analyse ses rêves chez Jung.
Pauli mène des recherches sur la radioactivité. Le grand problème qui agite le monde de la science est d’expliquer la désintégration bêta. Pauli, qui a cette fois encore trouvé une solution originale au problème, rend à Rome en 1931 pour expliquer à Fermi sa théorie. Selon lui, une nouvelle particule neutre (qu’il baptise neutrino) est émise à chaque fois qu’un atome se désintègre par radioactivité bêta. Ces fameux neutrinos, qui seront effectivement observé 25 ans plus tard, sont la source de nombreux mystères aujourd’hui.
En 1934, il se remarie, et part avec sa femme aux Etats-Unis à cause de la seconde Guerre Mondiale. Il obtient (enfin) le Prix Nobel en 1945, puis il revient à Zurich où il continue à enseigner.
Il reste bon ami d’Einstein, malgré leur divergence de plus en plus importante sur le rôle et l’utilisation de la physique quantique. Déjà adepte de l’interprétation des rêves, il s’intéresse à la philosophie d’une façon presque mystique. Par exemple, il recherche les liens entre la psychologie et l’inconscient, et la science. Il publie même un livre intitulé « L’influence des notions archétypales sur la formation des théories scientifiques ».
Wolfgang Ernst Pauli
En 1924, Pauli a proposé un nombre de spin quantique pour les électrons. Il est surtout connu pour le principe d’exclusion de Pauli, proposé en 1925, qui stipule que deux électrons dans un atome ne peuvent pas avoir les mêmes quatre nombres quantiques. Moins d’un an après, Heisenberg soumit son article sur la mécanique quantique qui allait changer toute l’approche du sujet. Pauli, qui avant cela avait commencé à sentir que de nouvelles avancées ne pouvaient pas être faites avec la théorie telle qu’elle existait alors, a rapidement fait des progrès en utilisant les nouvelles idées de Heisenberg et avant la fin de 1925, il avait dérivé le spectre de l’hydrogène à partir de la nouvelle théorie.
L’année 1927vit une tragédie personnelle pour Pauli lorsque sa mère, dont il avait été très proche, se suicida. L’année suivante, son père s’est remarié, rendant la situation encore plus malheureuse pour Pauli qui a qualifié la nouvelle épouse de son père de « la méchante belle-mère ». Le 6 mai 1929, Pauli quitta l’Église catholique romaine, mais ses raisons ne sont pas tout à fait claires. Un autre malheur devait suivre lorsqu’il épousa Käthe Margarethe Deppner à Berlin le 23 décembre 1929. Le mariage n’a jamais été un succès, même dans les premiers mois, et ils ont divorcé à Vienne le 29 novembre 1930.
Malgré les problèmes personnels, la carrière de Pauli a bien progressé. En 1928il est nommé professeur de physique théorique à l’EPF de Zürich et fait rapidement des progrès remarquables. Il prédit mathématiquement, en 1931, que les lois de conservation nécessitaient l’existence d’une nouvelle particule qu’il proposa d’appeler le « neutron ». Il a mentionné pour la première fois sa preuve théorique de cette particule dans une lettre écrite le 4 décembre 1930 et son annonce publique a eu lieu lors d’une conférence à Pasadena le 16 juin 1931. Le New York Times du 17 juin a rapporté : – Un nouvel habitant du cœur de l’atome a été introduit dans le monde de la physique aujourd’hui lorsque le Dr W Pauli de l’Institut de technologie de Zürich, en Suisse, a postulé l’existence de particules ou d’entités qu’il a baptisées « neutrons ».
L’existence et les propriétés de la particule n’étaient cependant pas encore claires pour Pauli, et ce n’est qu’en 1933 qu’il publia sa prédiction sous forme imprimée. A cette époque, il a affirmé, pour la première fois, que la particule avait une masse nulle. La particule que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de neutron avait été découverte par Chadwick en 1932. La particule de Pauli a été nommée le neutrino par Fermi en 1934 et à cette époque, il a correctement déclaré qu’il ne s’agissait pas d’un constituant du noyau d’un atome. Il a ensuite été découvert expérimentalement. Cette période de découverte scientifique par Pauli a coïncidé avec une période de difficultés personnelles croissantes pour lui. Peut-être à la suite de son mariage désastreux, il a commencé à boire et a consulté le psychologue Carl Gustave Jung. Il n’a pas été soigné par Jung, c’est plutôt l’un de ses assistants qui a aidé Pauli. Cependant, Pauli a détaillé plus de 1000 rêves qu’il a envoyés à Jung pendant de nombreuses années et Jung a publié des travaux basés sur certains des rêves. Pauli croyait clairement à la psychologie autant qu’à la physique. Il écrivit plus tard dans sa vie dans une lettre :
C’est mon opinion personnelle que dans la science du futur la réalité ne sera ni « psychique » ni « physique » mais en quelque sorte les deux et en quelque sorte ni l’une ni l’autre. Les choses allèrent mieux pour Pauli après son mariage avec Franciska Bertram le 4 avril 1934. Contrairement à son premier mariage désastreux, son second mariage lui a été d’un grand soutien. Après sa mort, Franciska Pauli a dit ceci de son défunt mari : – Il était très facilement blessé et aurait donc baissé un rideau. Il a essayé de vivre sans admettre la réalité. Et sa non-mondanité découlait précisément de sa conviction que cela était possible. En 1931, Pauli a été professeur invité à l’Université du Michigan, puis en 1935-1936, il a été professeur invité à l’Institute for Advanced Study de Princeton. Il revient à Zürich mais après le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale en 1939, il se retrouve dans une situation délicate puisque l’Allemagne, ayant annexé l’Autriche en 1938, l’a fait citoyen allemand. En 1940, il fut grandement soulagé de recevoir une offre de Princeton et il y fut nommé à la chaire de physique théorique, passant 1941 comme professeur invité à l’Université du Michigan et 1942 comme professeur invité à l’Université Purdue.
Pauli craignait que le fascisme n’entraîne la fin de la vie scientifique en Europe. Pour cette raison, il a activement encouragé les développements scientifiques aux États-Unis et aussi en Union soviétique. Il tenait à participer à des conférences en Union soviétique, assistant à la conférence de physique de toute l’Union à Odessa en 1939 et à la conférence de physique de toute l’Union à Moscou en 1937. Pauli a également essayé d’encourager les scientifiques qui pouvaient rester en Italie et en Allemagne à le faire, car il pensait que cela pourrait assurer la survie de la culture scientifique après la guerre. Pauli n’est pas resté aux États-Unis mais il est retourné à Zurich après la Seconde Guerre mondiale. Ce n’était pas une décision facile pour lui, mais fondamentalement, il s’est toujours senti européen et n’a jamais vraiment senti qu’il s’intégrait dans la vie aux États-Unis. Pauli a reçu le prix Nobel en 1945 pour son :- … contribution décisive par sa découverte en 1925 d’une nouvelle loi de la Nature, le principe d’exclusion ou principe de Pauli. Il avait été nominé pour le prix par Einstein. Il n’est pas allé à Stockholm pour la cérémonie de remise des prix en 1945 mais il y a eu une cérémonie spéciale à Princeton pour lui le 10 décembre. A Stockholm, le professeur I Waller a prononcé un discours de présentation en l’absence de Pauli. Il a expliqué l’importance du principe d’exclusion : –
Pauli a fondé son enquête sur une analyse approfondie des connaissances expérimentales et théoriques en physique atomique à l’époque. Il a découvert que quatre nombres quantiques sont en général nécessaires pour définir l’état énergétique d’un électron. Il a ensuite énoncé son principe, qui peut être exprimé en disant qu’il ne peut y avoir plus d’un électron dans chaque état d’énergie lorsque cet état est complètement défini. Trois nombres quantiques seulement peuvent être liés à la révolution de l’électron autour du noyau. La nécessité d’un quatrième nombre quantique a prouvé l’existence de propriétés intéressantes de l’électron. D’autres physiciens ont découvert que ces propriétés peuvent être interprétées en déclarant que l’électron a un « spin », c’est-à-dire qu’il se comporte dans une certaine mesure comme s’il tournait rapidement autour d’un axe passant par son centre de gravité. Pauli a lui-même montré que la configuration électronique est rendue pleinement intelligible par le principe d’exclusion, qui est donc essentiel pour l’élucidation des propriétés physiques et chimiques caractéristiques des différents éléments. Parmi ces phénomènes importants pour l’explication desquels le principe de Pauli est indispensable, nous mentionnons la conductivité électrique des métaux et les propriétés magnétiques de la matière.
En 1925 et 1926des progrès essentiels d’un autre genre ont été faits dans la théorie quantique, qui est le fondement de la physique atomique. Des méthodes nouvelles et révolutionnaires ont été développées pour la description du mouvement des particules. La proposition de spin, qui a donné un sens au quatrième nombre quantique de Pauli, a été suggérée pour la première fois par Uhlenbeck en 1925. Pauli a prononcé sa conférence Nobel à Stockholm le 13 décembre de l’année suivante.
Laurikainen décrit d’autres directions que l’œuvre de Pauli lui a prises dans les années qui ont suivi la Seconde Guerre mondiale :- Au cours des 10 à 15 dernières années de sa vie, Pauli a passé beaucoup de temps à étudier l’histoire et la philosophie des sciences. Son point de départ était la philosophie de la mécanique quantique, mais cela l’a conduit à la psychologie, à l’histoire des idées et à de nombreux autres domaines, notamment la relation entre la religion et les sciences naturelles. Pauli a reçu de nombreuses distinctions pour son travail en plus du prix Nobel. Il a été élu membre de la Royal Society of London en 1953 et il a également été élu membre de la Société suisse de physique, de l’American Physical Society et de l’American Association for the Advancement of Science. Il a reçu la médaille Lorentz à Amsterdam en octobre 1931. il avait le génie de s’attacher à un point qui pouvait être simplifié, et ainsi présenté était immédiatement considéré comme important. C’était la qualité de son génie – et la simplicité qui était dans sa nature ainsi que dans sa pensée le rendait aussi très aimé.
Wolfgang Pauli (1900 – 1958)
Physicien austro-américain qui a reçu le prix Nobel de physique en 1945 pour sa découverte en 1925 du principe d’exclusion de Pauli, qui stipule que dans un atome, deux électrons ne peuvent pas occuper simultanément le même état quantique. Ce principe relie clairement la théorie quantique aux propriétés observées des atomes.
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1945/pauli/biographical/