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Un particule invisible pour expliquer l'énigme des spectres beta

Physicien suisse d'origine autrichienne (1900-1958), Wolfgang Pauli fut l'un des créateurs de la théorie quantique des champs. Il est à l'origine du principe d'exclusion et de l'hypothèse du neutrino. Le principe d'exclusion de Pauli, formulé par Pauli en 1925, stipule que deux électrons, ou plus généralement deux fermions, ne peuvent se trouver dans le même état quantique. Il explique notamment la structure en couches des atomes et qu'ils soient quasi incompressibles.

Pauli émit l'hypothèse de l'existence du neutrino en 1930. Il fallut 25 ans pour confirmer, ce qui apparaît avec le recul comme un extraordinaire pas en avant dans la compréhension de l'infiniment petit. Pauli était né à Vienne. Il enseigna la physique théorique dans de nombreuses universités. Il reçut le prix Nobel de physique en 1945.

Wolfgang Pauli
Wolgang Pauli fit en 1930 de l'hypothèse d'une particule non détectée qui emportait l'énergie qui semblait manquante dans les désintégrations radioactives bêta, particule dont l'existence ne fut prouvée que 26 ans plus tard, le neutrino !
CERN - Archives Pauli

Traduction de la lettre ouverte adressée par Wolfgang Pauli à Lise Meitner et Hans Geiger et à un "groupe de personnes radioactives à Tubingen.

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Chers dames et messieurs radioactifs,
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Je vous prie d'écouter avec beaucoup de bienveillance le messager de cette lettre. Il vous dira que pour pallier la « mauvaise » statistique des noyaux N et Li-6 et le spectre bêta continu, j'ai découvert un remède inespéré pour sauver les lois de conservation de l'énergie et les statistiques. Il s'agit de la possibilité d'existence dans les noyaux de particules neutres de spin, obéissant au principe d'exclusion, mais différentes des photons par ce qu'elles ne se meuvent pas à la vitesse de la lumière, et que j'appelle neutrons*. La masse des neutrons devrait être du même ordre de grandeur que celle des électrons et ne doit en aucun cas excéder 0,01 de la masse du proton. Le spectre bêta serait alors compréhensible si l'on suppose que pendant la désintégration bêta, avec chaque électron est émis un neutron, de manière que la somme des énergies du neutron et de l'électron est constante.....

J'admets que mon remède puisse paraître invraisemblable, car on aurait dû voir ces neutrons bien plus tôt si réellement ils existaient. Mais seul celui qui ose gagne, et la gravité de la situation, due à la nature continue du spectre, est éclairée par une remarque de mon honoré prédécesseur, Monsieur Debye, qui me disait récemment à Bruxelles : « Oh ! Il vaut mieux ne pas y penser du tout, comme pour les nouveaux impôts ». Dorénavant on doit discuter sérieusement toute voie d'issue. Ainsi, cher peuple radioactif, examinez et jugez. Malheureusement je ne pourrai être moi-même à Tübingen, ma présence étant indispensable ici pour un bal qui aura lieu pendant la nuit du 6 au 7 décembre.

Votre serviteur le plus dévoué,

W. Pauli.

NB : Le nom de neutrino a été proposé par Fermi quand le « neutron » plus lourd fut découvert par Chadwick.

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