Maria Goeppert Mayer ( Pronunciación alemana: [maˈʁiːa ˈɡœpɛʁt ˈmaɪ̯ɐ] ⓘ , de soltera Göppert; 28 de junio de 1906 - 20 de febrero de 1972) fue unfísico teóricoypremio NobeldeFísicapor proponer elmodelo de capa nucleardelnúcleo atómico. Fue la segunda mujer en ganar un Premio Nobel de Física, siendo la primeraMarie Curie. En 1986, se creó en su honor elPremio Maria Goeppert-Mayerpara mujeres físicas que inician su carrera.
Graduada por la Universidad de Göttingen , Goeppert Mayer escribió su tesis doctoral sobre la teoría de la posible absorción de dos fotones por los átomos. En aquel momento, las posibilidades de verificar experimentalmente su tesis parecían remotas, pero el desarrollo del láser en los años 60 lo permitió más tarde. Hoy en día, la unidad para la sección transversal 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 Estados Unidos, donde fue profesor asociado en la Universidad Johns Hopkins . Las estrictas normas 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 beta doble en 1935. En 1937, se mudó a la Universidad de Columbia , donde tomó 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 en física senior en el Laboratorio Nacional Argonne, administrado 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 Kattowitz (ahora Katowice , Polonia ), una ciudad de Silesia en el antiguo Reino de Prusia , hija única del pediatra Friedrich Göppert y su esposa Maria de soltera Wolff. [1] En 1910, se mudó con su familia a Göttingen cuando su padre, [2] un profesor universitario de sexta generación, [3] fue nombrado profesor de pediatría en la Universidad de Göttingen . [1] Göppert estaba más cerca de su padre que de 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 Göttingen, 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. Se presentó al abitur , el examen de acceso a la universidad, a los 17 años, un año antes, con tres o cuatro chicas de su escuela y treinta chicos. Todas las chicas pasaron, pero sólo uno de los chicos 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 profesoras de matemáticas en las escuelas para niñas provocó un aumento de mujeres que estudiaban matemáticas en una época de alto desempleo, e incluso había una profesora de matemáticas en Göttingen, Emmy Noether , pero la mayoría sólo estaba interesada en calificar para sus estudios. certificados de enseñanza. [8]
En cambio, Göppert se interesó por la física y decidió realizar un doctorado . En su tesis doctoral de 1930 [9] [10] desarrolló 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 denomina "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] Con Max Born fue coautora de algunos trabajos importantes sobre la dinámica reticular de los cristales.
El 19 de enero de 1930, Goeppert se casó con Joseph Edward Mayer , un becario estadounidense de los Rockefeller que fue 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 de origen de Mayer, los 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 la facultad. [19] Estas reglas, creadas en muchas universidades para evitar el patrocinio, habían perdido en ese momento su propósito original y se utilizaron principalmente para evitar el empleo de mujeres casadas con miembros de la facultad. [20] Le dieron un trabajo como asistente en el departamento de física trabajando con correspondencia alemana, por lo 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 condescendieron en darle trabajo, aunque se negaron a pagarle, y los temas eran típicamente "femeninos", como descubrir las causas de 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 pagó... 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 "La madre SD 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 el alumno de Herzfeld, AL Sklar, sobre el espectro del benceno . [25] [26] También regresó a Göttingen 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 empleos. Preocupados por las leyes antijudías de 1933 que derrocaron a los profesores de ascendencia judía, Goeppert Mayer y Herzfeld se involucraron en los esfuerzos de ayuda a los refugiados. [15] [21]
Joe Mayer fue despedido en 1937. Lo atribuyó al odio hacia las mujeres por parte del decano de ciencias físicas, que en su opinión 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 todos en Johns Hopkins, algunos pensaban que había demasiados científicos alemanes allí. Algunos estudiantes también se quejaron de que las clases 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 , consiguió que Goeppert Mayer tuviera una oficina, pero ella no recibió ningún salario. Pronto se hizo buena amiga de Harold Urey y Enrico Fermi , quienes llegaron a Columbia en 1939, [29] y los tres y sus familias vivían 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 la de 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 asumió 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 fisionable de 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 separar isótopos mediante excitación láser . [32]
A través de su amigo Edward Teller , Goeppert Mayer consiguió 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 "Super" 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 en 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 el 1 de julio de 1946 se fundó el cercano Laboratorio Nacional de Argonne , a Goeppert Mayer también le ofrecieron allí un trabajo a tiempo parcial como físico senior en la división de física teórica. Ella respondió: "No sé nada sobre física nuclear". [34] Ella programó el ENIAC del Aberdeen Proving Ground para resolver problemas de criticidad para un reactor refrigerado por metal líquido utilizando el método 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 la década de 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 ciertos números de nucleones en un núcleo atómico resultan en configuraciones particularmente 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 María estaban hablando en su oficina cuando llamaron a Enrico para que saliera de la oficina para contestar el teléfono en una llamada de larga distancia. Al llegar a la puerta se volvió y formuló su pregunta sobre el acoplamiento espín-órbita. Regresó menos de diez minutos después y María comenzó a "nevarlo" con la explicación detallada. Tal vez recuerdes que María, cuando estaba excitada, tenía un discurso oral rápido, mientras que Enrico siempre quería una explicación lenta, detallada y metódica. Enrico sonrió y se fue: "Mañana, cuando estés menos emocionado, puedes explicármelo". [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. [40] [41] Ella describió la idea de la siguiente manera:
Piensa en una habitación llena de valses. Supongamos que dan vueltas por la habitación en círculos, cada círculo encerrado dentro de otro. Luego imagina que en cada círculo, puedes colocar el doble de bailarines haciendo que un par vaya en el sentido de las agujas del reloj y otro par en el sentido contrario a las agujas del reloj. Luego agregue una variación más; Todos los bailarines están dando vueltas y vueltas como peonzas mientras dan vueltas por la habitación, cada pareja gira y gira. Pero sólo algunos de los que van en sentido antihorario giran en sentido antihorario. Los demás giran en el sentido de las agujas del reloj mientras giran en el sentido contrario a las agujas del reloj. Lo mismo se aplica a aquellos que bailan en el sentido de las agujas del reloj: algunos giran en el sentido de las agujas del reloj, otros giran en el sentido contrario a las agujas del reloj. [42]
Tres científicos alemanes, Otto Haxel , J. Hans D. Jensen y Hans Suess , también estaban trabajando para resolver el mismo problema y llegaron a la misma conclusión de forma independiente. Si bien sus resultados se anunciaron en una edición de Physical Review antes de 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 la capa nuclear . [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 la capa nuclear". [47] [48] [49] La otra mitad de ese año el Premio Nobel de Física fue otorgado a Eugene Wigner . Fue la segunda mujer ganadora del 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 nombrado profesor titular de física en la Universidad de California en San Diego . Aunque sufrió un derrame cerebral poco después de llegar allí, continuó enseñando e investigando 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 Placa de Oro 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 infarto que la había sufrido 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 con doctorado, el ganador 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 Argonne Sitio Histórico de la APS en reconocimiento a su trabajo. [57] El Laboratorio Nacional Argonne también la honra presentando 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 temas actuales. ciencia. [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 la Mujer . [61] En 2011, fue incluida en la tercera edición de la colección de sellos postales estadounidenses de American Scientists , 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 se encuentra en Mayer Hall, que lleva el nombre de ella y su marido. [64]
