Biografías
Wolfgang Ernst Pauli

Wolfgang Ernst Pauli (1900 - 1958)Wolfgang Ernst Pauli fue un físico austriaco que se nacionalizó suizo y más tarde estadounidense; nació en Viena el 25 de abril de 1900 y murió en Zúrich el 15 de  diciembre de 1958.

Fue uno de los fundadores de la mecánica cuántica. Es suyo el principio de exclusión, según el cual es imposible que dos electrones, en un átomo, puedan tener la misma energía, el mismo lugar, e idénticos números cuánticos.

Desde que nació estuvo ya destinado al mundo de la física pues su padre le puso su segundo nombre en honor de Ernst Mach. Estudió en Viena, donde se licenció en física en 1918. Después de dos meses publicó su primer artículo sobre la Teoría  de la  Relatividad General de Einstein.

En 1921 logró su doctorado en física tutelado por Arnold Sommerfeld en la Universidad de Mónaco. Sommerfeld le sugirió realizar un artículo sobre la relatividad  para la “Enciclopedia de ciencias matemáticas”, recibiendo elogios por parte de Einstein, y es todavía hoy una de las referencias básicas sobre el tema.

Fue nombrado profesor de la Universidad de Hamburgo en 1923. Al año siguiente propone un cuarto número cuántico, necesario para poder especificar los estados energéticos del electrón, que puede adoptar los valores numéricos de ½ ó –½. La existencia  de estos números cuánticos, denominados de spín, son representativos de las dos direcciones de giro posibles sobre el eje de rotación de los fermiones.

Pasó un año en la Universidad de Gotinga como asistente de Max Born, y al año siguiente se trasladó al Instituto de Física Teórica de Copenhague.

En 1928 fue nombrado profesor  de Física Teórica  en la Escuela Politécnica  Federal de Zúrich, en Suiza. Bajo su dirección se convirtió en un importante centro de investigación  en los años anteriores a la Segunda  Guerra Mundial.

En 1931 Pauli propuso la existencia de una partícula eléctricamente neutra y de masa nula denominada, más tarde, neutrino por Enrico Fermi.

En 1940, debido a la Segunda Guerra Mundial, se trasladó a Estados Unidos para hacerse cargo de la cátedra de física en Princeton.

En 1945 recibe el Premio Nobel  de Física  por su descubrimiento del Principio  de Exclusión, obteniendo la nacionalidad estadounidense en 1946.  Finalizada la guerra, regresa a Zúrich. Allí muere en 1958, a los 58 años de edad.

 

 PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI 

Enunciado por Pauli en 1925, establece que no puede haber  dos fermiones con todos sus números cuánticos  idénticos, es decir, en el mismo estado cuántico de partícula individual. Hoy en día no tiene estatus de principio ya que es derivable de supuestos  más generales.

El principio de exclusión de Pauli sólo se aplica a fermiones, esto es, partículas que forman estados cuánticos  antisimétricos y que tienen spín semientero. Son fermiones los protones, los neutrones y los electrones, los tres tipos de partículas subatómicas que constituyen  la materia ordinaria. Este principio, pues, rige muchas de las características distintivas de la materia.

En un átomo no puede existir dos fermiones con los mismos números cuánticos”.

Consecuencias:

El principio de exclusión de Pauli tiene un papel importante en un gran número de fenómenos físicos. Uno de los más importantes es la configuración electrónica de los átomos. Un átomo eléctricamente neutro aloja a un número de electrones igual al número de protones en su núcleo. Como los electrones son fermiones, el principio de exclusión les prohíbe ocupar el mismo estado cuántico, así que tienen que ir ocupando sucesivas capas electrónicas.

También es responsable de la estabilidad a gran escala de la materia. Las moléculas no pueden aproximarse arbitrariamente entre sí, porque los electrones ligados a cada molécula no pueden entrar en el mismo estado que los electrones de las moléculas vecinas. Dicho en palabras más claras pero didácticas:

 En Astronomía se encuentran algunas de las demostraciones más espectaculares de este efecto, en la forma de enanas blancas y estrellas de neutrones. En ambos objetos, las estructuras atómicas usuales han sido destruidas por la acción de fuerzas gravitacionales muy intensas. Sus constituyentes sólo se sustentan por la “presión de degeneración”, que les prohíbe estar en un mismo estado cuántico. Este estado se conoce como materia degenerada. En las enanas blancas, los átomos se mantienen apartados por la degeneración de los electrones. En las estrellas de neutrones, que presentan fuerzas gravitacionales aún mayores, los electrones se han fusionado con los protones para producir neutrones, que tienen una presión de degeneración mayor.

Otro fenómeno físico del cual es responsable el principio de Pauli es el ferromagnetismo, en el que el principio de exclusión implica una energía de intercambio que induce al alineamiento paralelo de los electrones vecinos.

Mar Ríos Gutiérrez
1º de Bachillerato  

 

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