Lothar [nota 1] Wolfgang Nordheim (7 de noviembre de 1899, Múnich - 5 de octubre de 1985, La Jolla , California ) fue un físico teórico judío-estadounidense nacido en Alemania . Fue pionero en las aplicaciones de la mecánica cuántica a problemas del estado sólido , como la emisión termoiónica , la función de trabajo de los metales, [1] la emisión de electrones de campo , la rectificación en contactos metal-semiconductor y la resistencia eléctrica en metales y aleaciones. [2] [3] También trabajó en los fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica, los rayos cósmicos y en la física nuclear .
Obtuvo su doctorado en 1923, bajo la supervisión de Max Born en la Universidad de Göttingen . [2] [3] También trabajó con Edward Teller en el muón , despertando su interés por los rayos cósmicos . [3]
Como "asistente físico" de David Hilbert (al igual que su maestro Born antes que él), trabajó con él John von Neumann y Eugene Wigner en la formulación matemática de la mecánica cuántica en 1928. [4]
Escribió extensos artículos [5] para el Lehrbuch der Physik de JHJ Müller y Claude Pouillet sobre la teoría cuántica del magnetismo y los fenómenos de conducción en metales. [2] [3] Durante el mismo período fue titular de una beca de investigación de la Fundación Rockefeller, una beca Lorentz. [3] Dio conferencias en Göttingen y también fue profesor visitante en la Universidad de Moscú . [2] [3]
A principios de la década de 1930 se interesó por la teoría de la desintegración beta de Fermi y trabajó con Hans Bethe en la desintegración del mesón . [3]
Tras su inmigración a los Estados Unidos en 1934, Nordheim sirvió como profesor visitante en la Universidad de Purdue , trabajando sobre rayos cósmicos, y en 1937 pasó a ocupar un puesto docente permanente en la Universidad de Duke .
Se casó con la física alemana Gertrud Pöschl en 1935 y juntos trabajaron en la estructura y los espectros de moléculas poliatómicas. [2]
Durante la Segunda Guerra Mundial , trabajó como miembro del Proyecto Manhattan como jefe de departamento en los Laboratorios Clinton en Oak Ridge y de 1945 a 1947 como jefe del departamento de física allí. [2]
Su esposa murió en un accidente durante una estancia en Alemania en 1949, lo que afectó profundamente a Nordheim. [3] Más tarde decidió mudarse a California . En 1956 se convirtió en científico del Laboratorio John L. Hopkins de Ciencias Pura y Aplicada de General Atomics en San Diego y más tarde en presidente del departamento de física teórica. [2] Allí se ocupó principalmente de la física de los reactores nucleares y la física de neutrones . [2] [3] Sin embargo, a principios de la década de 1950, también hizo contribuciones tempranas al modelo de capas nucleares con Maria Goeppert Mayer . [6] [3]
Fue elegido en 1936 miembro de la Sociedad Americana de Física . [7] En 1951 recibió el título honorífico de Doctor en Ciencias del Instituto Tecnológico de Karlsruhe y en 1963 de la Universidad de Purdue. [3] También fue el primero en dar la Fritz London Memorial Lecture en la Universidad de Duke en 1956. [3]
Una importante contribución, con el físico británico Ralph H. Fowler en 1928, [8] fue establecer la explicación física correcta del fenómeno físico ahora llamado emisión de electrones de campo . Establecieron que la emisión de electrones se producía por una forma de tunelización mecánica de ondas , ahora llamada tunelización de Fowler-Nordheim , y, con la ayuda de la suposición de que los electrones en los metales obedecían a la estadística de Fermi-Dirac , derivaron una ecuación de emisión (aproximada). Con el tiempo, esta ecuación se ha desarrollado en una familia de ecuaciones aproximadas (que ofrecen diferentes grados de aproximación a la realidad, al describir la emisión de campo de metales a granel), conocidas como ecuaciones de tipo Fowler-Nordheim .
El efecto túnel de Fowler-Nordheim fue el primer efecto en física que se identificó firmemente como debido al efecto túnel ondulatorio, en los primeros días de la mecánica cuántica. La ecuación original de tipo Fowler-Nordheim fue una de las primeras en utilizar las estadísticas de Fermi-Dirac para explicar un fenómeno experimental que involucraba electrones en metales, y su éxito ayudó en gran medida a establecer la teoría moderna de bandas de electrones. [9] El artículo de Fowler-Nordheim también estableció la base física para un tratamiento unificado de la emisión de electrones inducida por campo e inducida térmicamente . [9]
Las ideas de J. Robert Oppenheimer , Fowler y Nordheim también fueron un estímulo importante para el desarrollo, por parte de George Gamow , [10] y Ronald W. Gurney y Edward Condon , [11] [12] más tarde en 1928, de la teoría de la desintegración radiactiva de los núcleos (por efecto túnel de partículas alfa ). [13]