Maria Goeppert Mayer ( pronunciación alemana: [maˈʁiːa ˈɡœpɛʁt ˈmaɪ̯ɐ] Goeppert-Mayer(nacida el 28 de junio de 1906 - 20 de febrero de 1972) fue unafísica teóricaypremio NobeldeFísicapor proponer elmodelo de capas nuclearesdelnúcleo atómico. Fue la segunda mujer en ganar un premio Nobel de Física, la primera fueMarie Curie. En 1986, se estableció en su honor elpremio Maria Goeppert-Mayerpara mujeres físicas en sus inicios de carrera.
Goeppert Mayer, licenciada por la Universidad de Göttingen , escribió su tesis doctoral sobre la teoría de la posible absorción de dos fotones por los átomos. En aquel momento, las posibilidades de comprobar experimentalmente su tesis parecían remotas, pero el desarrollo del láser en la década de 1960 lo permitió. En la actualidad, la unidad para la sección eficaz de absorción de dos fotones se denomina unidad Goeppert Mayer (GM).
Maria Goeppert se casó con el químico Joseph Edward Mayer y se mudó a los Estados Unidos, donde él fue profesor asociado en la Universidad Johns Hopkins . Las estrictas reglas contra el nepotismo impidieron que la Universidad Johns Hopkins la contratara como miembro de la facultad, pero le dieron un trabajo como asistente y publicó un artículo histórico sobre la desintegración doble beta en 1935. En 1937, se mudó a la Universidad de Columbia , donde aceptó un puesto no remunerado. Durante la Segunda Guerra Mundial , trabajó para el Proyecto Manhattan en Columbia en la separación de isótopos , y con Edward Teller en el Laboratorio de Los Álamos en el desarrollo de armas termonucleares .
Después de la guerra, Goeppert Mayer se convirtió en profesora asociada voluntaria de física en la Universidad de Chicago (donde trabajaban su marido y Teller) y física senior en el Laboratorio Nacional Argonne, dirigido por la universidad . Desarrolló un modelo matemático para la estructura de las capas nucleares, por el que recibió el Premio Nobel de Física en 1963, que compartió con J. Hans D. Jensen y Eugene Wigner . En 1960, fue nombrada profesora titular de física en la Universidad de California, San Diego .
Maria Göppert nació el 28 de junio de 1906 en Katowitz (actualmente Katowice , Polonia), una ciudad de Silesia en el antiguo Reino de Prusia , hija única del pediatra Friedrich Göppert y su esposa Maria Wolff. [1] En 1910, se mudó con su familia a Gotinga cuando su padre, [2] profesor universitario de sexta generación, [3] fue nombrado profesor de pediatría en la Universidad de Gotinga . [1] Göppert era más cercana a su padre que a su madre. "Bueno, mi padre era más interesante", explicó más tarde. "Después de todo, era un científico". [4]
Göppert se educó en la Höhere Technische de Gotinga, una escuela para niñas de clase media que aspiraban a una educación superior. [5] En 1921, ingresó en el Frauenstudium , una escuela secundaria privada dirigida por sufragistas que tenía como objetivo preparar a las niñas para la universidad. Hizo el abitur , el examen de ingreso a la universidad, a los 17 años, un año antes, con tres o cuatro niñas de su escuela y treinta niños. Todas las niñas aprobaron, pero solo uno de los niños lo hizo. [6]
En la primavera de 1924, Göppert ingresó en la Universidad de Göttingen, donde estudió matemáticas. [7] Pasó un año en la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, antes de regresar a Göttingen. Una supuesta escasez de mujeres profesoras de matemáticas para las escuelas para niñas provocó un aumento de mujeres que estudiaban matemáticas en una época de alto desempleo, e incluso hubo una profesora de matemáticas en Göttingen, Emmy Noether , pero la mayoría solo estaban interesadas en obtener sus certificados de enseñanza. [8]
En cambio, Göppert se interesó en la física y decidió realizar un doctorado . En su tesis doctoral de 1930 [9] [10] elaboró la teoría de la posible absorción de dos fotones por los átomos. [7] Eugene Wigner describió más tarde la tesis como "una obra maestra de claridad y concreción". [11] En ese momento, las posibilidades de verificar experimentalmente su tesis parecían remotas, pero el desarrollo del láser permitió la primera verificación experimental en 1961 cuando se detectó fluorescencia excitada por dos fotones en un cristal dopado con europio . [12] Para honrar su contribución fundamental a esta área, la unidad para la sección transversal de absorción de dos fotones se llama "GM". Un GM es 10 −50 cm 4 s fotón −1 . [13] Sus examinadores fueron tres premios Nobel : Max Born , James Franck y Adolf Otto Reinhold Windaus (en 1954, 1925 y 1928, respectivamente). [14]
El 19 de enero de 1930, Goeppert se casó con Joseph Edward Mayer , un miembro estadounidense de Rockefeller que era uno de los asistentes de James Franck. [15] [16] Los dos se conocieron cuando Mayer se había alojado con la familia Goeppert. [17] La pareja se mudó al país natal de Mayer, Estados Unidos, donde le habían ofrecido un puesto como profesor asociado de química en la Universidad Johns Hopkins . [18] Tuvieron dos hijos, Maria Ann (que más tarde se casó con Donat Wentzel ) y Peter Conrad. [15]
Las estrictas normas contra el nepotismo impidieron que la Universidad Johns Hopkins contratara a Goeppert Mayer como miembro de su facultad. [19] Estas normas, creadas en muchas universidades para evitar el clientelismo, habían perdido en ese momento su propósito original y se utilizaban principalmente para impedir el empleo de mujeres casadas con miembros de la facultad. [20] Se le dio un trabajo como asistente en el departamento de física trabajando con correspondencia alemana, por el que recibió un salario muy pequeño, un lugar para trabajar y acceso a las instalaciones. Impartió algunos cursos, [15] [21] y publicó un importante artículo sobre la desintegración beta doble en 1935. [22]
Algunas [escuelas] incluso se dignaron a darle trabajo, aunque se negaron a pagarle, y los temas eran típicamente "femeninos", como averiguar qué causa los colores... la Universidad de Chicago finalmente la tomó lo suficientemente en serio como para nombrarla profesora de física. Aunque consiguió su propia oficina, el departamento todavía no le pagaba... Cuando la academia sueca anunció en 1963 que había ganado el máximo honor de su profesión, el periódico de San Diego saludó su gran día con el titular "Madre de San Diego gana el Premio Nobel". [23] [24]
En Johns Hopkins había poco interés por la mecánica cuántica , pero Goeppert Mayer trabajó con Karl Herzfeld en esta área. Colaboraron en varios artículos, incluido uno con AL Sklar, estudiante de Herzfeld, sobre el espectro del benceno . [25] [26] También regresó a Gotinga en los veranos de 1931, 1932 y 1933 para trabajar con su ex examinador Born, escribiendo un artículo con él para el Handbuch der Physik . Esto terminó cuando el Partido Nazi llegó al poder en 1933, y muchos académicos, incluidos Born y Franck, perdieron sus trabajos. Preocupados por las leyes antijudías de 1933 que expulsaron a los profesores de ascendencia judía, Goeppert Mayer y Herzfeld se involucraron en los esfuerzos de ayuda a los refugiados. [15] [21]
En 1937, Joe Mayer fue despedido. Él atribuyó esto al odio a las mujeres por parte del decano de ciencias físicas, que pensó que fue provocado por la presencia de Goeppert Mayer en el laboratorio. [27] Herzfeld estuvo de acuerdo y agregó que, con Goeppert Mayer, Franck y Herzfeld en Johns Hopkins, algunos pensaban que había demasiados científicos alemanes allí. También hubo quejas de algunos estudiantes de que las conferencias de química de Mayer contenían demasiada física moderna. [28] Mayer aceptó un puesto en la Universidad de Columbia , donde el presidente del departamento de física, George B. Pegram , dispuso que Goeppert Mayer tuviera una oficina, pero no recibió salario. Pronto se hizo buena amiga de Harold Urey y Enrico Fermi , quienes llegaron a Columbia en 1939, [29] con los tres y sus familias viviendo en la cercana Leonia, Nueva Jersey . [30] Fermi le pidió que investigara la capa de valencia de los elementos transuránicos no descubiertos . Utilizando el modelo de Thomas-Fermi , predijo que formarían una nueva serie similar a los elementos de tierras raras . Esto resultó ser correcto. [29] En 1941 fue elegida miembro de la Sociedad Estadounidense de Física . [31]
En diciembre de 1941, Goeppert Mayer aceptó su primer puesto profesional remunerado, enseñando ciencias a tiempo parcial en el Sarah Lawrence College . En la primavera de 1942, con Estados Unidos envuelto en la Segunda Guerra Mundial , se unió al Proyecto Manhattan . Aceptó un puesto de investigación a tiempo parcial de Urey en los Laboratorios de Materiales de Aleación Sustitutos (SAM) de la Universidad de Columbia. El objetivo de este proyecto era encontrar un medio para separar el isótopo fisible uranio-235 en el uranio natural; investigó las propiedades químicas y termodinámicas del hexafluoruro de uranio e investigó la posibilidad de separar isótopos mediante reacciones fotoquímicas. Este método resultó poco práctico en ese momento, pero el desarrollo de los láseres abriría más tarde la posibilidad de la separación de isótopos mediante excitación láser . [32]
A través de su amigo Edward Teller , Goeppert Mayer obtuvo un puesto en Columbia en el Proyecto Opacidad, que investigaba las propiedades de la materia y la radiación a temperaturas extremadamente altas con miras al desarrollo de la "súper" bomba de Teller , el programa de guerra para el desarrollo de armas termonucleares . [32] En febrero de 1945, Joe fue enviado a la Guerra del Pacífico , y Goeppert Mayer decidió dejar a sus hijos en Nueva York y unirse al grupo de Teller en el Laboratorio de Los Álamos . Joe regresó del Pacífico antes de lo esperado y regresaron juntos a Nueva York en julio de 1945. [32] [33]
En febrero de 1946, Joe se convirtió en profesor en el departamento de química y el nuevo Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago , y Goeppert Mayer pudo convertirse en profesor asociado voluntario de física en la escuela. Cuando Teller también aceptó un puesto allí, pudo continuar su trabajo en Opacity con él. Cuando se fundó el cercano Laboratorio Nacional de Argonne el 1 de julio de 1946, a Goeppert Mayer también se le ofreció un trabajo a tiempo parcial allí como física senior en la división de física teórica. Ella respondió: "No sé nada sobre física nuclear". [34] Programó el ENIAC del Aberdeen Proving Ground para resolver problemas de criticidad para un reactor enfriado por metal líquido utilizando el método de Monte Carlo . [35] Mientras estaba en Chicago, Mayer derivó la ecuación de Bigeleisen-Mayer con Jacob Bigeleisen . [36]
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Durante su estancia en Chicago y Argonne a finales de los años 1940, Goeppert Mayer desarrolló un modelo matemático para la estructura de las capas nucleares , que publicó en 1950. [37] [38] Su modelo explicaba por qué ciertas cantidades de nucleones en un núcleo atómico dan lugar a configuraciones especialmente estables. Estos números son lo que Eugene Wigner llamó números mágicos : 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126. En un relato transmitido por Joe Mayer, Maria Goppert Mayer alcanzó una visión crítica mientras hablaba con Enrico Fermi.
Fermi y Maria estaban hablando en su oficina cuando llamaron a Enrico para que saliera de la oficina y respondiera al teléfono en una llamada de larga distancia. En la puerta, se volvió y formuló su pregunta sobre el acoplamiento espín-órbita. Regresó menos de diez minutos después y Maria comenzó a "sorprenderlo" con la explicación detallada. Tal vez recuerden que Maria, cuando estaba emocionada, tenía una explicación oral rápida y fluida, mientras que Enrico siempre quería una explicación lenta, detallada y metódica. Enrico sonrió y se fue: "Mañana, cuando estés menos emocionado, me lo puedes explicar". [39]
Se había dado cuenta de que el núcleo es una serie de capas cerradas y que los pares de neutrones y protones tienden a acoplarse entre sí. [40] [41] Describió la idea de la siguiente manera:
Pensemos en una sala llena de bailarines de vals. Supongamos que dan vueltas en círculos, cada círculo dentro de otro. Imaginemos que en cada círculo caben el doble de bailarines haciendo que una pareja vaya en el sentido de las agujas del reloj y otra en el sentido contrario. Añadamos una variación más: todos los bailarines dan vueltas y vueltas como trompos mientras dan vueltas por la sala, cada pareja gira y da vueltas. Pero sólo algunos de los que van en el sentido contrario a las agujas del reloj dan vueltas en el sentido contrario. Los demás dan vueltas en el sentido de las agujas del reloj mientras dan vueltas en el sentido contrario. Lo mismo ocurre con los que bailan en el sentido de las agujas del reloj: algunos dan vueltas en el sentido de las agujas del reloj, otros en el sentido contrario. [42]
Tres científicos alemanes, Otto Haxel , J. Hans D. Jensen y Hans Suess , también estaban trabajando en la solución del mismo problema y llegaron a la misma conclusión de forma independiente. Aunque sus resultados se anunciaron en un número de la Physical Review antes que Goeppert Mayer en junio de 1949, el trabajo de Goeppert Mayer se recibió para su revisión en febrero de 1949, mientras que el trabajo de los autores alemanes se recibió más tarde, en abril de 1949. [43] [44] Posteriormente, colaboró con ellos. Hans Jensen fue coautor de un libro con Goeppert Mayer en 1950 titulado Teoría elemental de la estructura de las capas nucleares . [45] Goeppert Mayer fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1956. [46] En 1963, Goeppert Mayer y Jensen compartieron la mitad del Premio Nobel de Física "por sus descubrimientos sobre la estructura de las capas nucleares". [47] [48] [49] La otra mitad del Premio Nobel de Física de ese año fue otorgado a Eugene Wigner . Fue la segunda mujer en ganar el Premio Nobel de Física, después de Marie Curie , [50] y sería la última durante más de medio siglo, hasta que Donna Strickland recibió el premio en 2018. [24]
En 1960, Goeppert Mayer fue nombrada profesora titular de física en la Universidad de California en San Diego . Aunque sufrió un derrame cerebral poco después de llegar allí, continuó enseñando y realizando investigaciones durante varios años. [51] [52] Fue elegida miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias , miembro de la Sociedad Filosófica Estadounidense , [53] y recibió el Premio Golden Plate de la Academia Estadounidense de Logros [54] en 1965. [55] Goeppert Mayer murió en San Diego, California , el 20 de febrero de 1972, después de que un ataque cardíaco que la había golpeado el año anterior la dejara en coma . Fue enterrada en El Camino Memorial Park en San Diego. [41]
Después de su muerte, la Sociedad Estadounidense de Física (APS) creó el Premio Maria Goeppert Mayer para honrar a las jóvenes físicas al comienzo de sus carreras. Abierto a todas las físicas mujeres que tengan un doctorado, la ganadora recibe dinero y la oportunidad de dar conferencias invitadas sobre su investigación en cuatro instituciones importantes. [56] En diciembre de 2018, la APS nombró al Laboratorio Nacional de Argonne un Sitio Histórico de la APS en reconocimiento a su trabajo. [57] El Laboratorio Nacional de Argonne también la honra al presentar un premio cada año a una joven científica o ingeniera destacada, [58] mientras que la Universidad de California en San Diego organiza un simposio anual Maria Goeppert Mayer, que reúne a investigadoras para discutir la ciencia actual. [59] El cráter Goeppert Mayer en Venus , que tiene un diámetro de unos 35 km, también lleva el nombre de Goeppert-Mayer. [60] En 1996, fue incluida en el Salón Nacional de la Fama de las Mujeres . [61] En 2011, fue incluida en la tercera emisión de la colección de sellos postales estadounidenses de Científicos Estadounidenses, junto con Melvin Calvin , Asa Gray y Severo Ochoa . [62] Sus artículos se encuentran en la Biblioteca Geisel de la Universidad de California, San Diego, [63] y el departamento de física de la universidad está ubicado en Mayer Hall, que lleva su nombre y el de su esposo. [64]
