Wolfgang Pauli war einer der scharfsinnigsten Theoretiker des 20. Jahrhunderts und eine der prägenden Figuren der Quantenphysik. Sein bekanntestes Ergebnis, das Ausschließungsprinzip, erklärt, warum Atome so aufgebaut sind, wie sie es sind, und warum Materie überhaupt Raum einnimmt. Für die Entdeckung dieses Prinzips, das auch Pauli-Prinzip genannt wird, erhielt er den Nobelpreis für Physik 1945. Pauli wurde am 25. April 1900 in Wien geboren und starb am 15. Dezember 1958 in Zürich. Unter Kollegen war er für seine gnadenlose Kritik ebenso bekannt wie für seine Brillanz.
Ein Wunderkind aus Wien
Pauli wuchs in einer gebildeten Wiener Familie auf. Sein Vater war Arzt und später Professor für Chemie an der Universität Wien, sein Taufpate war der Physiker und Philosoph Ernst Mach. Schon als Schüler beschäftigte sich Pauli intensiv mit der gerade entstehenden allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins. Nach dem Abitur 1918 ging er nach München zu Arnold Sommerfeld, einem der führenden theoretischen Physiker seiner Zeit.
Noch als Student schrieb Pauli auf Sommerfelds Bitte einen umfassenden Übersichtsartikel über die Relativitätstheorie für eine mathematische Enzyklopädie. Der Text erschien 1921 und wurde wegen seiner Klarheit und Vollständigkeit sofort zu einem Standardwerk. Einstein selbst äußerte sich lobend darüber. Im selben Jahr wurde Pauli in München promoviert. Danach arbeitete er als Assistent bei Max Born in Göttingen, verbrachte ein Jahr bei Niels Bohr in Kopenhagen und habilitierte sich in Hamburg.
Das Problem: der Aufbau der Atome
Anfang der 1920er Jahre war man überzeugt, dass Elektronen den Atomkern in bestimmten Bahnen oder Schalen umkreisen. Niels Bohrs Modell erklärte damit bereits viele Eigenschaften des Wasserstoffatoms. Rätselhaft blieb aber, warum sich in schwereren Atomen nicht alle Elektronen in der innersten, energieärmsten Schale sammeln. Wäre das so, müssten sich alle Elemente chemisch sehr ähnlich verhalten. Das Periodensystem zeigt aber ein ganz anderes Bild: Die Eigenschaften der Elemente wiederholen sich regelmäßig, was darauf hindeutet, dass Schalen nach und nach aufgefüllt werden.
Außerdem gab es Beobachtungen an Spektrallinien, insbesondere ihre Aufspaltung in Magnetfeldern, die sich mit den bekannten Größen nicht erklären ließen. Man nannte das den anomalen Zeeman-Effekt. Pauli beschäftigte sich jahrelang mit diesem Problem und schrieb später, er sei darüber zeitweise regelrecht verzweifelt.
Die Lösung: das Ausschließungsprinzip
1925 formulierte Pauli eine Regel, die beide Rätsel löste. Er schlug vor, dass jedes Elektron im Atom durch vier Kennzahlen beschrieben wird, die sogenannten Quantenzahlen, und dass niemals zwei Elektronen in einem Atom in allen vier Zahlen übereinstimmen dürfen. Drei dieser Zahlen kannte man bereits aus der Beschreibung der Bahnen. Die vierte war neu und konnte nur zwei Werte annehmen. Pauli sprach von einer klassisch nicht beschreibbaren Zweideutigkeit.
Noch im selben Jahr deuteten George Uhlenbeck und Samuel Goudsmit diese vierte Eigenschaft als Eigendrehung des Elektrons, den Spin. Pauli war anfangs skeptisch gegenüber dem anschaulichen Bild eines sich drehenden Teilchens, entwickelte aber 1927 selbst eine mathematische Beschreibung des Spins in der Quantenmechanik, die heute in jedem Lehrbuch steht.
Aus dem Ausschließungsprinzip folgt unmittelbar, warum Atome Schalen haben. Da in jedem Zustand nur ein Elektron Platz hat, müssen die Elektronen in schwereren Atomen immer höhere Zustände besetzen. So ergeben sich die Perioden des Periodensystems und damit die gesamte Chemie. Das Prinzip erklärt aber auch, warum feste Körper nicht in sich zusammenfallen: Elektronen lassen sich nicht beliebig dicht zusammendrängen. Selbst die Stabilität von Weißen Zwergen und Neutronensternen, extrem dichten Sternresten, beruht auf dieser Regel.
Weitere große Beiträge
Pauli leistete wichtige Beiträge zur Quantenmechanik und zur Quantenfeldtheorie, also zur Verbindung von Quantenphysik und Relativitätstheorie. Mit Werner Heisenberg legte er Grundlagen für die Quantenelektrodynamik. 1940 bewies er das sogenannte Spin-Statistik-Theorem, das erklärt, warum Teilchen mit halbzahligem Spin wie Elektronen dem Ausschließungsprinzip gehorchen, während Teilchen mit ganzzahligem Spin wie Photonen das nicht tun.
Besonders berühmt ist seine Vorhersage des Neutrinos. Beim radioaktiven Betazerfall schien Energie verloren zu gehen, was dem Energieerhaltungssatz widersprach. In einem Brief an Kolleginnen und Kollegen, die zu einer Tagung in Tübingen versammelt waren, schlug Pauli im Dezember 1930 vor, dass ein bisher unbekanntes, elektrisch neutrales und sehr leichtes Teilchen die fehlende Energie davonträgt. Den Brief begann er mit der Anrede liebe radioaktive Damen und Herren. Er selbst hielt den Vorschlag für so gewagt, dass er ihn zunächst nicht veröffentlichte. Erst 1956 gelang Clyde Cowan und Frederick Reines der experimentelle Nachweis des Neutrinos. Pauli erhielt die Nachricht per Telegramm.
Die Preisbegründung
Die Schwedische Akademie verlieh Pauli den Nobelpreis für Physik 1945 allein, sinngemäß für die Entdeckung des Ausschließungsprinzips, auch Pauli-Prinzip genannt. Die Nominierung ging unter anderem auf Albert Einstein zurück. Da Pauli den Krieg in den USA verbracht hatte, wurde ihm der Preis in Princeton bei einem Festessen überreicht, bei dem Einstein eine Ansprache hielt, die Pauli tief bewegte.
Zürich, Exil und Rückkehr
1928 wurde Pauli Professor für theoretische Physik an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich, wo er den größten Teil seines Lebens arbeitete. Als sich nach dem Einmarsch deutscher Truppen in Österreich 1938 und mit Beginn des Krieges die Lage zuspitzte, galt Pauli nach den nationalsozialistischen Rassengesetzen wegen seiner jüdischen Vorfahren väterlicherseits als gefährdet. Die Schweiz verweigerte ihm zunächst die Einbürgerung. 1940 ging er an das Institute for Advanced Study in Princeton. Nach dem Krieg kehrte er nach Zürich zurück und wurde 1949 Schweizer Staatsbürger.
Ende der 1920er und Anfang der 1930er Jahre durchlebte Pauli eine schwere persönliche Krise: 1927 nahm sich seine Mutter das Leben, und seine erste Ehe wurde nach kurzer Zeit geschieden. Er suchte Hilfe bei dem Psychiater Carl Gustav Jung, mit dem ihn später ein langer Briefwechsel über das Verhältnis von Physik, Psyche und Symbolen verband. Diese Seite Paulis wurde erst nach seinem Tod durch veröffentlichte Briefe einem breiteren Publikum bekannt.
Das Gewissen der Physik
Pauli war berüchtigt für seine scharfe Kritik. Kollegen nannten ihn halb ehrfürchtig, halb ironisch das Gewissen der Physik. Viele junge Forschende fürchteten seine Kommentare, legten aber zugleich großen Wert auf sein Urteil. Ein ihm zugeschriebener Satz über eine besonders unklare Arbeit, sie sei nicht einmal falsch, wurde zu einem geflügelten Wort. Unter Physikern kursierte zudem scherzhaft der sogenannte Pauli-Effekt, nach dem Experimente scheitern oder Geräte zerbrechen, sobald Pauli in der Nähe ist. Pauli selbst amüsierte sich darüber.
Pauli starb im Dezember 1958 im Alter von 58 Jahren in Zürich an Bauchspeicheldrüsenkrebs. Nach seinem Tod stellte sich heraus, dass er im Krankenhaus in einem Zimmer mit der Nummer 137 lag, einer Zahl, die in der Physik als Kehrwert der sogenannten Feinstrukturkonstante bekannt ist und die ihn zeitlebens fasziniert hatte. Diese Anekdote wird oft erzählt, ihre genauen Umstände sind allerdings nicht sicher belegt.
Einordnung
Wolfgang Paulis Ausschließungsprinzip gehört zu den grundlegendsten Gesetzen der Natur. Ohne es gäbe es kein Periodensystem, keine Chemie in der bekannten Form und keine stabilen festen Stoffe. Wenn Sie auf einem Stuhl sitzen, ohne durch ihn hindurchzufallen, dann hat das auch mit der Regel zu tun, die Pauli 1925 aufstellte. Seine Vorhersage des Neutrinos und seine Beiträge zur Quantenfeldtheorie machen ihn darüber hinaus zu einem der Architekten der modernen Teilchenphysik.
Quellen: Nobelstiftung: Wolfgang Pauli – Facts; Nobelstiftung: Physik-Nobelpreis 1945; CERN: Pauli-Archiv
Stand: 29.10.2026