Pauli ed il principio di esclusione

Pauli fu uno dei tanti fisici che frequentavano l’istituto di Bohr; uomo dallo spirito allegro, egli è famoso per il principio di esclusione e per la scoperta del neutrino.

Partendo dalle formule di Bohr sull’atomo di idrogeno (r1=h2/4p2e2m ed e1= -2p2e4m/h2), Pauli disse che più elettroni vi sono in un atomo, minore è il volume occupato dai livelli di energia ma maggiore è il numero dei livelli di energia. Doveva perciò esistere un principio che impedisse agli elettroni di “affollare” il primo livello: Pauli suggerì che solo due elettroni potessero occupare un livello di energia. In base a ciò, Bohr ed i suoi collaboratori poterono costruire i modelli di tutti gli atomi spiegandone proprietà ed affinità sfruttate poi da Mendeleev per creare il sistema periodico degli elementi. Tuttavia dopo il 1920 si scoprì lo scindersi delle righe degli spettri a causa di forti campi magnetici; venne così introdotto il numero di spin ed il principio di Pauli venne corretto: soltanto due elettroni aventi spin opposto possono occupare uno stato quantico.

Pauli diede anche un importante contributo alla fisica nucleare. Le particelle b, cioè gli elettroni emessi in seguito al decadimento a, non hanno energie ben definite e per esse non valeva dunque il principio di conservazione dell’energia; Pauli suppose che l’equilibrio energetico poteva essere ristabilito dall’emissione di neutrini, privi di massa e carica elettrica, emesse in coppia con le particelle b in modo che la somma delle energie fosse sempre costante. L’esistenza di questi neutrini venne poi verificata nel 1955. Anche i neutrini, come i protoni ed i neutroni hanno uno spin: dunque i nuclei devono avere una struttura uguale a quella dell’atomo: ogni livello quantico può essere occupato da 2 protoni o da 2 neutroni.

Pauli rimase famoso anche per l’effetto Pauli: egli era un fisico talmente teorico che ogni volta che entrava in un laboratorio rompeva qualcosa per la sua poca dimestichezza con gli strumenti.