Auszug
1932 war das »annus mirabilis« der Kernphysik. Neben der Entdeckung des Neutrons, des Deuterons und des Positrons wurde in diesem Jahr die erste konsistente Kerntheorie auf quantentheoretischer Grundlage von Heisenberg geschaffen. Die Teilchenbeschleuniger von Robert van de Graaff und Ernst Orlando Lawrence markierten darüber hinaus den Beginn einer neuen Ära in der Elementarteilchenphysik. Eine Überraschung brachten zum Jahresende noch die Molekularstrahlmessungen von Stern und seinen Mitarbeitern in Hamburg. „Pauli erzählte mir“, schrieb Felix Bloch am 30. Dezember 1932 aus Arosa an Bohr, „daß Stern das Protonenmoment gemessen und ca. 3 (h/4π) (e/Mc) gefunden hätte. Das würde also bedeuten, daß die Diracsche Theorie für das Proton nicht anwendbar ist, worüber sich Pauli sehr freut.“1
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Literatur
Man erwartete damals ein (und nicht drei) Kernmagnetonen. (Vgl. R. Frisch und O. Stern: Über die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons I. Z. Phys. 85, 4–16 (1933). Eingegangen am 27. Mai 1933.) Während der physikalischen Vortragswoche Ende Juni 1933 in Zürich berichtete Stern nochmals über die neuesten Messergebnisse. (Vgl. Helv. Phys. Acta 6, 426–427 (1933).) — Der von E. Segrè (auf S. 195 seines Buches: From X-Rays to Quarks, Berkeley 1980) geschilderte Hergang dürfte aus den oben genannten Gründen unzutreffend sein: Pauli kannte bereits im Dezember 1932 das Ergebnis des Experiments. Deshalb kann im Oktober 1933 auf dem 7. Solvaykongress darüber kein Zweifel mehr bestanden haben. — Siehe auch O.R. Frisch: Experimental Work with Nuclei: Hamburg, London, Copenhagen. In R.H. Stuewer (Hrsg.): Nuclear Physics in Retrospect. Minneapolis 1979. Dort S. 65–75.
Im Oktoberheft veröffentlichte die Zeitschrift Forschung und Fortschritte 9, 443 (1933) eine Tabelle, derzufolge in den Jahren 1901–1932 insgesamt 36 Nobelpreise (d.h. 28% aller Nobelpreise), an deutsche Staatsbürger verliehen wurden. England und Frankreich folgten mit je 20 Preisen, und auf die Vereinigten Staaten entfielen 9 Preise.
Vgl. hierzu den Bericht über Die Weltgeltung des deutschen wissenschaftlichen Schrifttums. Forschung und Fortschritte 9, 401–402 (1933).
Siehe hierzu Max Plancks Bemerkungen in seinem Düsseldorfer Vortrag vom 14. Februar 1926: Physikalische Gesetzlichkeit im Lichte neuerer Forschung. Naturwiss. 14, 249–261 (1926). Erst auf der Züricher Mathematiker-Tagung vom 3.–11. September 1932 wurde die unmittelbar nach dem Kriege gegründete Union mathématique internationale durch eine internationale Mathematiker-Vereinigung ersetzt, an der sich nun auch wieder Mitglieder der Mittelmächte beteiligen konnten. Diese lange hinausgezögerte Entwicklung hatten die Deutschen z.T. selbst verschuldet. Siehe hierzu Brigitte Schroeder-Gudehus: Isolation und Kooperation der nationalen scientific communities. Einstein Symposium Berlin. Berlin, Heidelberg, New York 1979. Dort S. 517–536. — E. Amaldi: The Unity of Physics. In S.C. Brown (Hrsg.): Physics. 50 Years Later. Washington 1973. Dort S. 13–35.
Diese Befürchtung trat in der Tat bald ein. Hilfesuchend wandte sich u. a. H. Beutler am 17. November 1935 an Schrödinger: „Infolge der gesetzlichen Aufhebung der Sonderrechte für ‚nichtarische Kriegsteilnehmer ‘habe ich am 1. November die dauernde ‚Beurlaubung ‘von der Universität Berlin erhalten und die ‚Entlassung ‘wird in Kürze folgen. Es ist hier für Nichtarier auch ganz unmöglich, in der Industrie angestellt zu werden.“ — Siehe hierzu auch Donald Fleming und Bernard Bailyn (Hrsg.): The intellectual migration: Europe and America, 1930–1960. Cambridge, Mass. 1969. — Norman Bentwich: The refugees from Germany, April 1933 to December 1935. London 1936.
Vgl. hierzu z.B. V.F. Weisskopf: Physics in the Twentieth Century. Selected Essays. Cambridge, Mass. 1972. Dort S. 10.
Die Kenntnis des Protonenmoments führte zu einer neuen Systematisierung der empirischen Kernmomente. Vgl. z.B. H. Schüler und H. Westmeyer: Bemerkung zu den magnetischen Momenten der Atomkerne. Naturwiss. 21, 674–675 (1933). — In theoretischer Hinsicht war dieses Ergebnis wichtig, weil es zeigte, daß Diracs Theorie (des Elektrons) nicht auf das Proton angewendet werden konnte.
J.v. Neumann: Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik. Berlin 1932.
Siehe Pauli [1933], S. 198. Vgl. hierzu auch Paulis Bemerkungen in seinem Schreiben an Dirac [187] und Klein [216].
Die Methode der „zweiten Quantisierung“ für den Fall antisymmetrischer Zustände wurde in der Arbeit von P. Jordan und E. Wigner: Über das Paulische Äquivalenzverbot. Z. Phys. 47, 631–651 (1928) behandelt.
Siehe Pauli [1933], S. 256ff.
W. Heisenberg: Die physikalischen Prinzipien der Quantentheorie. Leipzig 1930. Die entsprechende Stelle bei Pauli [1933] findet man auf S. 258.
Gemeint ist Bohrs Rede auf der Faraday-Jahrhundertfeier im August 1931 in London. N. Bohr: Chemistry and the quantum theory of atomic constitution. J. Chem. Soc. 1932, S. 349–384.
Es handelt sich um die Ausarbeitung seines Vortrags auf dem Kongreß in Rom im Oktober 1931. N. Bohr: Atomic Stability and Conservation Laws. In: Convengo di Fisica Nucleare, Oktober 1931. Roma: Reale Accademia D’Italia 1932. Dort S. 119–130.
Pauli bearbeitete z. Z. gemeinsam mit seinem neuen Assistenten Casimir das zur Theorie von Klein und Nishina analoge Problem der Streuung von Strahlung an bewegten freien und an gebundenen Elektronen. Vgl. Pauli (1933b) und den Kommentar zu [285].
Vgl. N. Bohr und L. Rosenfeld: Zur Frage der Messbarkeit der elektromagnetischen Feldgrößen. Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab. Math.-fys. Meddelelser XII, 8. Kopenhagen 1933. Signiert Kopenhagen, April 1933. Einen ersten Entwurf hatte Bohr schon am 2. Dezember 1932 der Dänischen Akademie der Wissenschaften vorgelegt. Bis die Korrekturen alle gelesen waren, verging ein weiteres Jahr, so daß es erst am 19. Dezember 1933 zum Druck fertig war. Vgl. L. Rosenfeld: On Quantum Electrodynamics. In Niels Bohr and the Development of Physics. London 1955. Dort S. 70–95.
W. Heisenberg: Die physikalischen Prinzipien der Quantentheorie. Leipzig 1930. Dort S. 33ff.
N. Bohr: Lys og liv. Naturens Verden 17, 49 (1933). In Paulis Sonderdrucksammlung bei CERN befinden sich die Druckfahnen dieses Vortrags, den Bohr am 15. August 1932 in Kopenhagen gehalten hatte. Eine deutsche Fassung erschien unter dem Titel Licht und Leben in den Naturwiss. 21, 245–250 (1933).
F. Bloch: Die physikalische Bedeutung mehrerer Zeiten in der Quantenelektrodynamik. Physik. Z. Sowjetunion 5, 301–315 (1934). Signiert Zürich, 6. August 1933.
P.A.M. Dirac: The Lagrangian in Quantum Mechanics. Physik. Z. Sowjetunion 3, 64–72 (1933). Eingegangen am 19. November 1932.
Jordan und Pauli (1928b). Für die in dieser Arbeit eingeführten D-Funktionen bürgerte sich später der Name Pauli-Jordan-Funktion ein.
Pauli [1933]. Die Voraussetzungen, die beim Verzicht auf individuelle Teilchenzeiten gegeben sein müssen, hatte Pauli auf S. 113 erläutert. In der späteren Auflage aus dem Jahre 1958 ließ Pauli den Text unverändert stehen. Lediglich in einer Fußnote wies er auf die unter a) zitierte Arbeit hin.
Vgl. H. Massey und N. Feather: James Chadwick. Biogr. Mem. Fell. Roy. Soc. 22, 11–70 (1976). Blackett hat seine Ergebnisse später in der Schrift La Radiation Cosmique, Paris 1935, zusammengefaßt.
Vgl. P.M.S. Blackett: Photographie künstlicher Zertrümmerungsbahnen. Physik. Z. 32, 663 (1931).
P.M.S. Blackett und G.P.S. Occhialini: Some photographs of the tracks of penetrating radiation. Proc. Roy. Soc. A 139, 699–726 (1933). Eingegangen am 7. Februar 1933.
L. Meitner und K. Philipp: Die bei Neutronenanregung auftretenden Elektronenbahnen. Naturwiss. 21, 286–287 (1933). Signiert Berlin-Dahlem, den 25. März 1933.
B.W. Sargent: The Maximum Energy of the β-Rays from Uranium X and other Bodies. Proc. Roy. Soc. A 139, 659–673 (1933). Eingegangen am 28. Dezember 1932.
Die Physikalische Vortragswoche der ETH in Zürich fand in der Woche vom 28. Juni bis zum 1. Juli 1933 statt. Bei dieser Gelegenheit berichtete Blackett über die neue Nachweismethode und die Ergebnisse der Höhenstrahlungsuntersuchungen. Vgl. den von H. Stücklen angefertigten Bericht in Naturwiss. 21, 772–776 (1933).
P. Jordan und W. Pauli (1928b).
Pauli (1933 c, d).
Die folgenden Formeln beziehen sich auf die (im Kommentar zu [306] genannte) Arbeit von Dirac, Fock und Podolsky. Die Ausdrücke für Rs (Formel 11) und C (r, t) (Formel 27) findet man dort auf S. 470 und 476. Die weiter unten erwähnten Vertauschungsrelationen (19) sind daselbst auf S. 472 angegeben.
P. Jordan und W. Pauli (1928b).
W. Heisenberg und W. Pauli (1929, 1930).
Vgl. hierzu die Anm. d zu [308].
Die Stellungsnot für junge Wissenschaftler hatte seit der Wirtschaftskrise 1932 ständig zugenommen. Besonders betroffen davon waren die vielen jungen Theoretiker, für die nur eine akademische Laufbahn in Frage kam. Nach der Machtübernahme durch die Nationalsozialisten standen jetzt selbst die wenigen freien Plätze an den deutschen Universitäten nur noch bedingt zur Verfügung. Rudolf Peierls hatte ursprünglich die Absicht, die ehemalige Assistentenstelle von Pauli bei Lenz in Hamburg zu übernehmen; er gab diesen Plan jedoch im Hinblick auf die politische Lage bald auf. Nachdem einige weitere Verhandlungen in Amerika, Indien und in Peru fehlschlugen, ging er schließlich zusammen mit Bethe zu Sir William Lawrence Bragg nach Manchester, wo sich ihm eine glänzende Laufbahn eröffnete.
Vgl. hierzu J. Bernstein: Hans Bethe: Prophet of Energy. New York 1980. Dort auf S. 21 wird auch über Paulis erste Begegnung mit Bethe berichtet. Mit Anspielung auf die Ergebnisse der Dissertation soll Pauli gesagt haben, daß er nach den Erzählungen von Sommerfeld eigentlich etwas Besseres von Bethe erwartet hätte.
H. Bethe: Termaufspaltung in Kristallen. Ann. Phys. (5) 3, 133–208 (1929).
A. Sommerfeld und H. Bethe: Elektronentheorie der Metalle. Handbuch der Physik. Band 24, Teil 2. Berlin 1933. Dort S. 333–622. — In einem Schreiben aus Capri an Sommerfeld vom 30. Mai 1931 sagte Bethe seine Mitarbeit zu: „Ich fand es doch sehr reizvoll einmal klar herauszustellen, bis wohin die Konzeption des freien Elektrons trägt und wo die genaueren Eigenfunktionen der Elektronen und vor allem die feinere Abhängigkeit der Energie von der Geschwindigkeit eine Rolle zu spielen aufangen. Dementsprechend habe ich die Disposition gemacht...“
H. Bethe: Quantenmechanik der Ein-und Zwei-Elektronenprobleme. Handbuch der Physik. Band 24, Teil 1. Berlin 1933. Dort S. 273–560.
H. Bethe: Zur Theorie des Durchgangs schneller Korpuskularstrahlen durch Materie. Ann. Phys. (5) 5, 325–400 (1930). —: Bremsformel für Elektronen relativistischer Geschwindigkeit. Z. Phys. 76, 293–299 (1932). — und Fermi: Über die Wechselwirkung von zwei Elektronen. Z. Phys. 77, 296–306 (1932).
Siehe hierzu die Schilderung bei W. Elsasser in dem in Anm. c zu [310] zitierten Buch.
V. Weisskopf und E. Wigner: Berechnung der natürlichen Linienbreite auf Grund der Diracschen Lichttheorie. Z. Phys. 63, 54–73 (1930). —: Über die natürliche Linienbreite in der Strahlung des harmonischen Oszillators. Z. Phys. 65, 18–29 (1930).
Seinem langjährigen Assistenzen Victor Weisskopf soll Pauli ein Empfehlungsschreiben folgenden Inhalts ausgestellt haben: „V.F. Weisskopf war in den Jahren 1934 bis 1935 bei mir als Assistent tätig. Es ist mir in dieser Zeit nichts Nachteiliges Über ihn bekannt geworden“. Vgl. W. Paul: Victor Frederick Weisskopf 60 Jahre. Phys. Bl. 24, 417–418 (1968).
Rudolf Peierls erhielt von Arnold Sommerfeld ein ähnlich gefaßtes Empfehlungsschreiben, als er sich Anfang 1934 um eine Stellung in Ramans neu eröffnetem Institut in Bangalore bewarb, welches völlig seinen Zweck verfehlte.
I. Curie und F. Joliot: Sur la nature du rayonnement pénétrant excité dans les noyaux légères par les particules α. C.R. Acad. Sci., Paris 194, 1229–1231 (1932). F. Joliot und I. Curie: Contribution à l’étude des électrons positifs. C.R. Acad. Sci., Paris 196, 1581–1583 (1933). — F. Joliot: Origine des électrons positifs. Helv. phys. Acta 6, 433–437 (1933). — Vgl. hierzu auch den zusammenfassenden Bericht von W. Bothe: Das Neutron und das Positron. Naturwiss. 21, 825–831 (1933).
R. Peierls: Zur Theorie des Diamagnetismus von Leitungselektronen. II. Starke Magnetfelder. Z. Phys. 81, 186–194 (1933). Eingegangen am 14. Januar 1933.
Walter Elsasser war im Herbst 1931 nach einem längeren Aufenthalt am Ukrainischen Physikalisch-Technischen Institut in Charkow nach Deutschland zurückgekehrt und hatte eine Assistentenstelle bei Madelung in Frankfurt a.M. angetreten, die zuerst Bethe übernehmen wollte, dann aber absagte. Auch Elsasser mußte jetzt Deutschland verlassen und vorübergehend arbeitete er bei Pauli in Zürich. — Durch Paulis Vermittlung erhielt er schließlich eine Stelle als Theoretiker im Pariser Radium-Institut bei Frederic Joliot. (Vgl. hierzu W. Elsasser: Memoirs of a Physicist in the Atomic Age. New York 1978. Dort insbesondere S. 160ff.)
Eine große Zahl von Physikern hatte nach der Machtübernahme ihre Stellung verloren. Hilfesuchend wandten sie sich an Kollegen im Ausland. Im April 1933 erhielt Weisskopf von einem Unbekannten aus Wien die Nachricht, daß dort einige Nationalökonomen bereit wären, bedrängten Wissenschaftlern aus Deutschland beizustehen. Auch in Basel bildete sich ein Komitee zur Vermittlung von neuen Stellen. Durch dieses gelangte schließlich auch der Sommerfeld-Schüler Herbert Fröhlich, der gerade seine Habilitation in Freiburg abgeschlossen hatte, an das Physikalisch-Technische Institut in Leningrad, wo er sein bekanntes Werk über die Elektronentheorie der Metalle verfaßte, bevor er sich nach England begab. Fröhlich hatte sich fast ausschließlich mit der Metallphysik abgegeben und kam deshalb trotz seiner sonstigen Eignung für Paulis Assistentenstelle nicht in Betracht. (Vgl. hierzu das von dem Herausgeber durchgeführte Interview am 31. Juli 1980 in Stuttgart.)
Felix Bloch war „nicht nach Leipzig zurückgekehrt, obwohl er noch eine Zeitlang hier hätte arbeiten können“, schrieb Heisenberg am 30. Juni an Bohr. „Er hält jetzt in Paris Gastvorlesungen.“ Bloch ging 1934 nach seinen Vorträgen am Institut Henri Poincaré mit einem Rockefeller-Stipendium erst zu Fermi nach Rom, bevor er endgültig nach Stanford in Amerika übersiedelte. (Siehe hierzu L.I. Schiff and R. Hofstadter: Felix Bloch. A Brief Professional Biography. Physics Today, Dezember 1965. S. 42–43.)
Siehe hierzu auch den Kommentar zu [291]. Um diese Zeit begann Delbrück sich bereits — in sog. „Schwarzarbeit“, wie er später sagte — der Genforschung zuzuwenden, so daß seine Produktion auf physikalischem Gebiet stark zurückging. Besonders Niels Bohrs Vortrag auf dem II. Internationalen Kongreß für Lichttherapie in Kopenhagen am 15. August 1932 über „Licht und Leben“ bestärkte ihn in seinem Wunsch, Molekularbiologe zu werden.
Vgl. Paulis Schreiben [307].
Diese Idee hatte bekanntlich Ettore Majorana ausgestaltet, der sich um diese Zeit bei Heisenberg in Leipzig aufhielt. „Über Kernphysik hat Majorana (jr.) eine ganz hübsche Arbeit geschrieben“... berichtete Heisenberg am 23. Februar 1933 an Bohr. Vgl. E. Majorana, Über die Kerntheorie. Z. Phys. 82, 137–145 (1933).
Heisenberg war offenbar anderer Ansicht. In seinem Brief vom 17. Juli [1933] an Sommerfeld heißt es: „In der Natur scheint zwischen den beiden Prozessen: Elektronenemission und Positronenemission doch völlige Symmetrie zu herrschen. Aber natürlich muß man noch auf große Überraschungen gefaßt sein.“ Vgl. hierzu auch Anm. e zu [312].
Vgl. Anm. h zu [305].
Vgl. hierzu den Kommentar zu [293].
Vgl. Anm. f zu [305].
Pauli (1933c, d).
Vgl. hierzu den Kommentar zu [306] und die dort in der Anm. 2 genannte Untersuchung von F. Bloch.
Siehe hierzu Paulis Schreiben [292] an Dirac.
W. Pauli (1933b).
H. Casimir: Über die Intensität der Streustrahlung gebundener Elektronen. Helv. Phys. Acta 6, 287–304 (1933). Eingegangen am 3. Juni 1933.
Vgl. Anm. 1 und 2. Pauli wies in seiner Publikation (1933b) auf S. 279 auf Heisenbergs Anregung hin.
Pauli (1933c, d).
Vgl. hierzu den Kommentar zu [306].
Vgl. [307], Anm. f und den Brief [312].
Vgl. hierzu E. Heisenberg: Das politische Leben eines Unpolitischen. Erinnerungen an Werner Heisenberg. München 1980.
Einen zusammenfassenden Bericht der Vorträge von E. Bretscher wurde in Helv. Phys. Acta 6, 411–413 (1933) publiziert. Vgl. auch Anm. f zu [307].
W. Heisenberg: Theoretische Überlegungen zur Höhenstrahlung. Ann. Phys. 13, 430–452 (1932). —: Über die durch Ultrastrahlung hervorgerufenen Zertrümmerungsprozesse. Naturwiss. 20, 365–366 (1932).
Vgl. den Kommentar zu [311].
Diracs Löchertheorie war Anfang 1930 bekanntgeworden (vgl. hierzu [242]), so daß Pauli bereits während seiner Besuche in Leiden und in Kopenhagen im März und April 1930 vorgetragen haben dürfte.
In der zweiten verbesserten Auflage von H. Weyls Gruppentheorie und Quantenmechanik von 1931 ist der Invarianzbeweis bereits enthalten.
I. Waller: Bemerkungen über die Rolle der Eigenenergie des Elektrons in der Quantentheorie der Strahlung. Z. Phys. 62, 673–676 (1930). — Vgl. hierzu auch Heisenbergs Schreiben [316] vom 17. Juli an Pauli.
Elsassers Vermutung wurde bald durch die Ergebnisse von Blackett und Occhialini widerlegt. Geht man nämlich davon aus, daß bei der Auslösung eines Elektrons und eines Positrons aus dem Kern durch eine γ-Strahlung die Energie und die Ladung erhalten bleiben, so muß das auch für den Gesamtdrehimpuls gelten. Daraus ergibt sich für das Positron der Spin 1/2 und Fermi-Statistik. Eine theoretische Behandlung dieses Problems wurde gerade von Peierls in Cambridge durchgeführt. (Vgl. hierzu den Hinweis von H. Stücklen in Naturwiss. 20, 776 (1933) und Paulis Bemerkung in seinem Schreiben [314] an Heisenberg.)
Vgl. [295], Anm. e.
T. Levi-Civita: Diracsche und Schrödingersche Gleichungen. (Aus einem Briefe an Hrn. Schrödinger.) Sitzungsberichte der Preuß. Akad. d. Wiss. 1933. S. 240–250. Vorgelegt am 12. Januar 1933.
Es sind im wesentlichen die Arbeiten von D. Iwanenko und L. Landau: Zur Theorie des magnetischen Elektrons. I. Z. Phys. 48, 340–348 (1928). — C. G. Darwin: The wave equations of the electron. Proc. Roy. Soc. A 118, 654–680 (1928). — H. Weyl: Elektron und Gravitation. I. Z. Phys. 56, 330–352 (1929). — V. Ambarzumian und D. Iwanenko: Eine quantentheoretische Bemerkung zur einheitlichen Feldtheorie. Doklady Akad. Nauk SSSR., 1930. S. 45–49. — B. Podolsky: A tensor form of Dirac’s equation. Phys. Rev. 37, 1398–1405 (1931). — B. Hoffmann und O. Veblen: Projective relativity. Phys. Rev. 36, 810–822 (1930).
Zu einer Konferenz in Kopenhagen, die zum 14.–20. September angesetzt war. Vgl. hierzu Bohrs Einladung [322].
W. Heisenberg: Considerations théoriques générales sur la structure du noyau. In structure et propriétés des noyaux atomiques. Rapports et discussions du septième conseil de physique tenu à Bruxelles du 22 au 29 octobre 1933 sous les auspices de l’Institut International de Physique Solvay. Paris 1934. Dort S. 289–323.
Lise Meitner berichtete während der Züricher Vortragswoche über die Arbeiten zur Streuung kurzwelliger γ-Strahlen, die sie gemeinsam mit H.H. Hupfeld und H. Kösters durchgeführt hatte. Vgl. L. Meitner: Über die Streuung kurzwelliger γ-Strahlen. Helv. Phys. Acta 6, 445–450 (1933).
E.P. Wigner: Über die Streuung von Neutronen an Protonen. Z. Phys. 83, 253–258 (1933). Eingegangen am 17. März 1933.
E. Majorana: Über die Kerntheorie. Z. Phys. 82, 137–145 (1933). Eingegangen am 3. März 1933.
R.F. Bacher: Note on the Magnetic Moment of the Nitrogen Nucleus. Phys. Rev. 43, 1001–1002 (1933).
P. Güttinger und W. Pauli (1931).
Isidor Isaac Rabi war Anfang 1928 als Fellow des International Education Board nach Hamburg gekommen, als Pauli gerade den Ruf nach Zürich erhalten hatte. Hier bei Stern entwickelte er auch seine berühmte Molekularstrahlmethode. Vgl. I.I. Rabi: Zur Methode der Ablenkung von Molekularstrahlen. Z. Phys. 54, 190–197 (1929).
Vgl. I. Estermann und O. Stern: Über die magnetische Ablenkung von isotopen Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des „Deutons“. Vorläufige Mitteilung. Z. Phys. 86, 132–134 (1933). Eingegangen am 19. August 1933. Vgl. auch [323].
R.F. Bacher: Note on the Magnetic Moment of the Nitrogen Nucleus. Phys. Rev. 43, 1001–1002 (1933). Eingegangen am 26. April 1933.
Vgl. M. Delbrück: Zusatz bei der Korrektur [zu einer Arbeit von L. Meitner und H. Kösters]. Z. Phys. 84, 144 (1933). Siehe hierzu auch Peierls Schreiben [317] an Pauli.
Eine sorgfältige Untersuchung dieses Problems wurde später von Nicholas Kemmer in Zürich durchgeführt: Über die Lichtstreuung an elektrischen Feldern nach der Theorie des Positrons. Helv. Phys. Acta 10, 112–122 (1937).
Vgl. R. Peierls: The Vacuum in Dirac’s Theory of the Positive Electron. Proc. Roy. Soc. A 116, 420–441 (1934).
A. Einstein und W. Mayer: Semi-Vektoren und Spinoren. Sitzungsberichte der Preußischen Akademie der Wissenschaften 1932, S. 522–550.
A. Einstein und W. Mayer: Dirac-Gleichungen für Semi-Vektoren. Proceedings d. Koninklijke Akademie van Wetenschappen te Amsterdam 36, 615–619 (1934).
Paulis neuer Mitarbeiter Valentin Bargmann übertrug den neuen Formalismus der Semivektoren auf die zweikomponentige Spinortheorie. Vgl. V. Bargmann: Über den Zusammenhang zwischen Semivektoren und Spinoren und die Reduktion der Diracgleichung für Semivektoren. Helv. Phys. Acta 6, 57–82 (1933). Eingegangen am 4. November 1933.
Pauli (1933 c, d).
W. Heisenberg und W. Pauli (1930), dort die Formeln (51) und (52) auf S. 183.
Vgl. I. Waller: Bemerkungen über die Rolle der Eigenenergie des Elektrons in der Quantentheorie der Strahlung. Z. Phys. 62, 673–676 (1930).
G.C. Wick: Über die Wechselwirkung zwischen Neutronen und Protonen. Z. Phys. 84, 799–800 (1933). Eingegangen am 23. Juni 1933.
E. Fermi und E. Segré: Zur Theorie der Hyperfeinstruktur. Z. Phys. 82, 729–749 (1933). Eingegangen am 27. März 1933. Am Ende der Abhandlung wiesen die Autoren darauf hin, daß diejenigen Kerne, „die nach der Heisenbergschen Theorie eine Anzahl von Protonen und eine ungerade Zahl von Neutronen enthalten, ein deutlich kleineres Kernmoment haben...“ Einen informativen Bericht über den Stand der damaligen Hyperfeinstrukturforschung und die Bestimmung der Kernmomente findet man in H. Kallmanns Einführung in die Kernphysik. Leipzig und Wien 1938. Dort S. 114–123. — Vgl. außerdem H. Kallmann und H. Schüler: Über die magnetischen Momente der Atomkerne. Z. Phys. 88, 210–213 (1934).
Vgl. hierzu J.R. Oppenheimer: Note on the interaction of field and matter. Phys. Rev. 35, 461–477 (1930).
Vgl. z.B. V. Weisskopf: Zur Theorie der Resonanzfluoreszenz. (Göttinger Dissertation.) Ann. Phys. (5) 9, 23–66 (1931).
Die Existenz von Antiteilchen hatte bereits der junge Pauli während seiner Auseinandersetzung mit der allgemeinen Relativitätstheorie gefordert. Vgl. Pauli (1919b).
Bethe beschäftigte sich mit ähnlichen Problemen wie Peierls. 1934 publizierte er mit W. Heitler eine Untersuchung über Paarerzeugung. Vgl. H. Bethe und W. Heitler: On the Stopping of Fast Particles and on the Creation of Positive Electrons. Proc. Roy. Soc. A 146, 83–112 (1934). Eingegangen am 27. Februar 1934.
In der unter Anm. 4 genannten Untersuchung haben Bethe und Heitler die Paarbildung als eine Umkehrung des Bremsvorgangs von schnellen Elektronen betrachtet, wenn die Energie des Endzustandes negativ ist. Die Ergebnisse stimmten so gut mit dem Experiment überein, daß hierdurch ein weiterer Erfolg für die Diracsche Theorie verbucht werden konnte. Zu ähnlichen Ergebnissen waren Robert Oppenheimer und Milton Plesset schon im Juni 1933 gekommen. Vgl. J.R. Oppenheimer und M.S. Plesset: On the Production of the Positive Electron. Phys. Rev. 44, S. 53–55 (1933).
Max Delbrück hatte als Lise Meitners Haustheoretiker langwierige Rechnungen zur Streuung von harten γ-Strahlen ausgeführt, welche von virtuellen Paarbildungsprozessen begleitet sind. Obwohl nur ein kurzer Hinweis als Anhang zu einer Arbeit von L. Meitner und H. Kösters (siehe Anm. q zu [314]) erschienen war, sind Delbrücks Ergebnisse schnell bekannt geworden. Heisenberg erwähnte sie auf S. 228 in seinen Bemerkungen zur Diracschen Theorie des Positrons. Z. Phys. 90, 209–231 (1934). Vgl. hierzu auch J.A. Wheeler: Some Men and Moments in Nuclear Physics. In R.H. Stuewer (Hrg.): Nuclear Physics in Retrospect. Minneapolis 1979. S. 217–302. Dort insbesondere S. 246–249.
Fermi veröffentlichte gemeinsam mit Uhlenbeck im Septemberheft des Physical Review seine Überlegungen: On the Recombination of Electrons and Positrons. Phys. Rev. 44, 510–511 (1933). Signiert University of Michigan, 18. August 1933.
Die folgenden Überlegungen sind z.T. näher ausgeführt in R. Peierls: The Vacuum in Dirac’s Theory of the Positive Electron. Proc. Roy. Soc. A 146, 420–441 (1934). Eingegangen am 24. März 1934.
W. Heisenberg und W. Pauli (1930). Dort insbesondere § 7.
Diese Größen werden bei W. Heisenberg und W. Pauli (1929) definiert. Dort S. 48.
Siehe hierzu Elisabeth Heisenberg: Das politische Leben eines Unpolitischen. Erinnerungen an Werner Heisenberg. München 1980. Dort insbesondere S. 48–54.
In seiner späteren Publikation weist Heisenberg auf diese nicht publizierten Ergebnisse von Pauli und Peierls hin. Vgl. W. Heisenberg: Bemerkungen zur Diracschen Theorie des Positrons. Z. Phys. 90, 209–231 (1934). Eingegangen am 21. Juni 1934.
Vgl. hierzu auch Pauli [1933], S. 256
Siehe hierzu M. Born: Mein Leben. München 1975. Dort S. 343–356, und ein Schreiben von J. Franck an M. Born vom 26. Juli 1933.
v s = \( v_s = \prod\limits_{t \leqq s} {(1 - N_t )} \) (1 − N t ) ist die von Jordan und Wigner (Z. Phys. 47, 631 (1928)) eingeführte Vorzeichenfunktion, die auch in der Quantendynamik der Wellenfelder von Heisenberg und Pauli (1929) herangezogen wurde.
Peierls veröffentlichte seine Ergebnisse erst im März 1934. Vgl. R. Peierls: The Vacuum in Dirac’s Theory of the Positive Electron. Proc. Roy. Soc. A 146, 420–441 (1934). Eingegangen am 24. März 1934.
J.R. Oppenheimer und M.S. Plesset: On the Production of the Positive Electron. Phys. Rev. 44, 53–55 (1933). Signiert 9. Juni 1933. Siehe hierzu auch E. Fermi und G. Uhlenbeck: On the Recombination of Electrons and Positrons. Phys. Rev. 44, 510–511 (1933). Signiert University of Michigan, 18. August 1933.
Siehe hierzu die historischen Ausführungen von I. Estermann: History of molecular beam research: Personal reminiscences of the important evolutionary period 1919–1933. Amer. J. Phys. 43, 661–671 (1975). Dort insbesondere S. 670.
Die Erwartung für das Auftreten von Antiteilchen folgt aus der relativistischen Invarianz und der Eichinvarianz der Feldgleichungen. Siehe hierzu auch G. Lüders: Die Entdeckung des Antiprotons. Naturwiss. 43, 121–123 (1956).
Siehe die Bemerkung in dem vorletzten Absatz von [316]. In einer Diskussionsbemerkung auf dem Solvaykongress 1933 bekundete Pauli abermals sein Interesse an den magnetischen Momenten des Li-Kerns. Vgl. Pauli (1933f), s. 330.
H. Schüler und H. Westmeyer: Hyperfeinstruktur der Resonanzlinien von Sr II. Naturwiss. 21, 561–562 (1933). —: Das Kernoment des Zinns. Naturwiss. 21, 660 (1933). —: Bemerkung zu den magnetischen Momenten der Atomkerne. Naturwiss. 21, 674–675 (1933). In dieser letzten Note weisen die Autoren auch auf die weiter unten (Anm. m) von Pauli erwähnte Möglichkeit einer kristallinen Kernstruktur hin.
Die Max-Planck-Medaille, angeregt Ende 1927 durch einen öffentlichen Aufruf von Born, Einstein, v. Laue, Schrödinger und Sommerfeld, wurde für besondere Verdienste um die theoretische Physik von Einzelpersonen, Gesellschaften und Firmen zu Max Plancks 70. Geburtstag am 23. April 1928 gestiftet. Als Danksagung bat Planck, darüber eine kurze Notiz in den Naturwiss. 16, 368 (1928) zu publizieren. Die offizielle Verleihung der Max Planck Medaille an Heisenberg fand am 3. November 1933 während der Festsitzung der Physikalischen Gesellschaft in Berlin statt. In seiner Ansprache bei der Eröffnung der Physikertagung in Würzburg am 18. September 1933 hatte Max von Laue in einer mutigen Rede die Eingriffe der Nationalsozialisten in den Wissenschaftsbetrieb kritisiert. Da Heisenberg zu diesem Zeitpunkt auf der Kopenhagener Konferenz (vgl. [322]) war, mußte die Verleihung der Medaille verschoben werden. Pauli unterstellt mit seiner Bemerkung offenbar, daß Heisenbergs Abwesenheit nicht ganz unbeabsichtigt gewesen sein dürfte.
Es handelt sich um die Besprechung des Planckschen Sammelbandes Wege zur physikalischen Erkenntnis. Reden und Vorträge. Leipzig 1933 in Naturwiss. 21, 608 (1933). Heisenberg lobte darin die idealistische Tendenz, aus „gewissen a priori gültigen Sätzen oder a priori sinnvollen Begriffen... das Bleibende im Wandel der Erscheinungen, die Gesetzmäßigkeit“ zu suchen, die Planck als die „reale Außenwelt“ bezeichnete. Besonders die Bemerkung „Planck scheut nicht vor der befremdenden Konsequenz zurück, die reale Außenwelt weit von der uns anschaulich gegebenen Sinnenwelt zu suchen“, mußte Pauli auf den Gedanken bringen, daß diese Einstellung wohl auch im Hinblick auf die neue politische Entwicklung in Deutschland zu verstehen sei. Heisenberg antwortete in seinem Schreiben [325] vom 7. Oktober.
J. Chadwick: Diffusion anomale des particules α Transmutation des éléments par des particules α. Le neutron. Der Aufsatz ist in dem in Anm. 1 zum Kommentar von [323] genannten Band mit den Kongreßberichten auf S. 81–112 abgedruckt. Die Bemerkung über das Fehlen des Überganges eines H-Atoms in ein Neutron und über die Austauschkräfte zwischen Neutron und Proton findet man auf S. 99 bzw. 105f.
Vgl. F. u. I. Joliot. Rayonnement pénétrant des atomes sous l’action des rayons α. Enthalten in den Kongreßberichten (siehe Anm. a) auf S. 121–156. Die von Pauli erwähnte Stelle über die Umwandlungselektronen wird dort auf S. 151f. erwähnt.
J. Thibeaud: Electrostatic deflection of positive electrons. Nature 132, 480–481 (1933). — Vgl. auch den Übersichtsbericht von W. Bothe: Das Neutron und das Positron. Naturwiss. 21, 825–831 (1933). Dort insbesondere S. 827. Damals berichteten mehrere Forschergruppen unabhängig voneinander über die Entstehung von Positron-Elektron-Paaren bei der Bestrahlung von Berillium mit hochenergetischen α-Strahlen. Später deutete man diese Erscheinung als einen sekundären Effekt, der von den γ-Strahlen herrührt, welche das durch α-Strahlen angeregte Berillium aussendet. Bei der Fortsetzung der Versuche entdeckte das Ehepaar Joliot-Curie die künstliche Radioaktivität.
Pauli (1933e).
Siehe den Kommentar zu [317]. Die Bezeichnung der Hamiltonschen Funktionen ψ, φ, χ ist die gleiche wie bei Heisenberg und Pauli (1930).
Siehe hierzu die Broschüre Nobelstiftelsen — Die Nobel-Stiftung — Statuten. Gegeben zu Stockholm im Kgl. Schloß am 29. Juni 1900. Stockholm 1901.
In der Deutschen Zeitung Bohemia, Prag, 17. November 1933.
Siehe hierzu A. Hermann: Werner Heisenberg in Selbstzeugnissen und Bilddokumenten. Hamburg 1976. Dort insbesondere S. 50–55.
Fermi publizierte schon zum Jahresende den ersten Entwurf zu seiner bekannten Neutrinotheorie der β-Strahlung: „Tentativo de una teoria dell’emissione dei raggi beta“. Ricerca Sci. 4, 491–495 (1933), die er dann im Januar 1934 in erweiterter Form bei der Zeitschrift für Physik einreichte.
In überarbeiteter Form erschien die Dissertation unter dem Titel „Über die Stabilität und Turbulenz von Flüssigkeitsströmen” in den Ann. Phys. 74, 577–627 (1924). Siehe hierzu auch den Kommentar zu [47].
Siehe Heisenberg und Pauli (1930). Dort S. 172.
Dirac veröffentlichte seine Ergebnisse erst im Februar des folgenden Jahres; vgl. Discussions of the Infinite Distribution of Electrons in the Theory of the Positron. Proc. Cambr. Phil. Soc. 30, 150–163 (1934). Eingegangen am 2. Februar 1934.
Siehe hierzu G. Wentzel: Quantum Theory of Fields. (Until 1947). Enthalten im Pauli Memorial Volume (1960). Dort S. 48–77. — R. Jost: Foundation of Quantum Field Theory. In A. Salam und E.P. Wigner (Hrsg.): Aspects of Quantum Theory. Cambridge 1972. Dort S. 61–77. — W. Pauli: The Polarizability of the Vacuum. In: The Theory of the Positron and Related Topics. (Report of a Seminar) by W. Pauli. Princeton 1935/36. Dort S. 57–66.
Brief [331].
Der schon mehrfach erwähnte Brief vom 11. November ist nicht erhalten. (Siehe den Kommentar zu [332].)
Dem Münchener Experimentalphysiker Fritz Kirchner war es gelungen, die Bahnen der durch Wasserstoffkanalstrahlen erzeugten Trümmer von Lithium und Bor in einer Nebelkammer zu photographieren. Die Wucht der ausgeschleuderten Trümmer war ganz erheblich größer als diejenige des ankommenden Wasserstoffatoms. „Leider liegt aber die ‚Entzündungstemperatur‘, bei der die genannte Umwandlung merklich von selbst vor sich gehen würde, so ungeheuer hoch, daß vorläufig keine Hoffnung darauf besteht, etwa eine Marsrakete mit einem ‚Atomzertrümmerungsmotor ‘betreiben zu können.“ Einen längeren Bericht über seine „Atomzertrümmerungen“ durch Wasserstoffkanalstrahlen hatte Kirchner im Juni in den Naturwiss. 21, 473–478 (1933) publiziert. Wahrscheinlich hatte Scherrer, der die experimentelle Kernphysik an der ETH Zürich vertrat, Kirchners Einladung zu einem Vortrag im Mittwochskolloquium angeregt.
Siehe auch den Kommentar zu [250].
Jaffé reichte seine Rechnungen „Zur Theorie des Wasserstoffmolekülions“ noch im Dezember 1933 ein. Sie erschienen in Z. Phys. 87, 535–544 (1934).
W. Alexandrow: Das Wasserstoffmolekülion und die Undulationsmechanik. 1. und 2. Mitteilung. Ann. Phys. 81, 603–614 (1926), 82, 683–689 (1927). Siehe hierzu auch [148].
A.H. Wilson. Proc. Roy. Soc. A 118, 617, 637 (1928).
Jaffé dankte in einer Anmerkung auf S. 543 seiner Publikation für die Anregung zu der Substitution u = (ξ − 1)/(ξ + 1) durch F. Hund und W. Pauli, die ihn damit auf die richtige Fährte gewiesen hätten.
Von seinem Studienaufenthalt in Kopenhagen wurde Epstein am 12. Januar 1934 durch Milton S. Plesset über diese neuen Untersuchungen unterrichtet.
Über doppelte Indizes k, ρ, σ ist zu summieren, über k nur von 1 bis 3 (räumlich).
Siehe M. Born: Mein Leben. München 1975. Dort S. 344f.
M. Born: Eine Bemerkung über den Elektronenradius. Naturwiss. 20, 269 (1932): Modified Field Equations with a Finite Radius of the Electron. Nature 132, 282 (1933). Ausgegeben am 19. August 1933. — On the Quantum Theory of the Electromagnetic Field. Proc. Roy. Soc. A 143, 410–437 (1934). Eingegangen am 9. August 1933.
Siehe hierzu das Briefzitat im Kommentar zu [314].
M. Born und L. Infeld: Electromagnetic Mass. Nature 132, 970 (1933). Ausgegeben am 23. Dezember 1933. — Foundations of the New Field Theory. Nature 132, 1004 (1933). Ausgegaben am 30. Dezember 1933.
M. Born und L. Infeld: Foundations of the New Field Theory. Proc. Roy. Soc. A 144, 425–451 (1934). Eingegangen am 26. Januar 1934. — Einen Übersichtsartikel publizierte P. Jordan: Die Bornsche Theorie des Elektrons. Naturwiss. 22, 214–218 (1934).
Pauli (1933c, d).
Pauli (1933c).
Pauli [1921].
Born und Infeld publizierten in der Folge zwei weitere Untersuchungen, in denen sie die Quantisierung ihrer neuen Feldtheorie in Anlehnung an die Methode von Heisenberg und Pauli durchführten. M. Born und L. Infeld: On the Quantization of the New Field Equations I. Proc. Roy. Soc. A 147, 522–546 (1934). Eingegangen am 19. Juli 1934. — On the Quantization of the New Field Theory II. Proc. Roy. Soc. A 150, 141–166 (1935). Eingegangen am 21. Dezember 1934.
Heisenberg und Pauli (1929). Dort auf S. 2.
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(1985). Das Jahr 1933 »Subtraktionsphysik« und »Löchertheorie«. In: v. Meyenn, K. (eds) Wolfgang Pauli. Sources in the History of Mathematics and Physical Sciences, vol 6. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-78801-0_4
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