Η Μαρία Γκέπερτ-Μάγιερ (1906-1972) ήταν Γερμανοαμερικανίδα θεωρητική φυσικός που βραβεύθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1963 για την ανάπτυξη του προτύπου των φλοιών για τους ατομικούς πυρήνες. Υπήρξε η δεύτερη (και τελευταία μέχρι σήμερα) γυναίκα κάτοχος Βραβείου Νόμπελ Φυσικής στην ιστορία, μετά τη Μαρία Κιουρί.
Το πυρηνικό πρότυπο των φλοιών
Κατά την παραμονή της στο Σικάγο, τόσο στο Πανεπιστήμιο όσο και στο νεοϊδρυθέν τότε Εθνικό Εργαστήριο Αργκόν, η Γκέπερτ ανέπτυξε μέχρι το 1949 ένα μαθηματικό μοντέλο της δομής των πυρηνικών φλοιών, το οποίο δημοσίευσε το 1950.
Το πρότυπο αυτό ερμήνευε γιατί ορισμένοι αριθμοί νουκλεονίων σε έναν ατομικό πυρήνα αντιστοιχούν σε ιδιαίτερα σταθερούς πυρήνες. Οι αριθμοί αυτοί πήραν το παρατσούκλι «μαγικοί αριθμοί» από τον Γουίγκνερ: 2, 8, 20, 28, 50, 82 και 126. Ο Φέρμι δημιούργησε το κίνητρο για την ανάπτυξη αυτού του προτύπου, όταν ρώτησε την Γκέπερτ: «Υπάρχει κάποια ένδειξη για σύζευξη σπιν-τροχιάς;». Η Γκέπερτ κατάλαβε ότι αυτό γινόταν στην πραγματικότητα και υπέθεσε ότι ο πυρήνας ως αποτέλεσμα είναι ουσιαστικά μία σειρά από πλήρεις φλοιούς και ότι ζεύγη νετρονίων και πρωτονίων τείνουν να συζεύγνυνται. Η ίδια περιέγραψε την ιδέα ως εξής:
Σκεφθείτε μία αίθουσα γεμάτη από χορευτές του βαλς. Υποθέστε ότι γυρίζουν στην αίθουσα σε κύκλους, με τον κάθε κύκλο να περικλείεται από έναν άλλο. Υποθέστε τέλος ότι σε κάθε κύκλο μπορείτε να χωρέσετε τους διπλάσιους χορευτές όταν το ένα ζεύγος περιφέρεται δεξιόστροφα και το άλλο αριστερόστροφα. Τότε προσθέστε μία ακόμα ποικιλία: όλοι οι χορευτές περιστρέφονται γύρω από τον εαυτό τους σαν σβούρες καθώς περιφέρονται κάνοντας τον γύρο της αίθουσας, με το κάθε ζευγάρι να σβουρίζεται και να περιφέρεται ταυτόχρονα. Αλλά μόνο μερικοί από όσους περιφέρονται αριστερόστροφα περιστρέφονται επίσης αριστερόστροφα: οι υπόλοιποι περιστρέφονται δεξιόστροφα ενώ περιφέρονται αριστερόστροφα. Το ίδιο συμβαίνει και με όσους περιφέρονται στην αίθουσα δεξιόστροφα: κάποιοι σβουρίζονται δεξιόστροφα, ενώ άλλοι σβουρίζονται αριστερόστροφα.[24]
Τρεις Γερμανοί επιστήμονες, οι `Οτο Χάξελ, Χανς Γιένσεν και Χανς Ζούες, εργάζονταν επίσης για την επίλυση του ίδιου προβλήματος, και έφθασαν ανεξάρτητα στο ίδιο συμπέρασμα. Τα αποτελέσματά τους ανακοινώθηκαν στο περιοδικό Physical Review τον Ιούνιο του 1949, πριν την ανακοίνωση της Γκέπερτ-Μάγιερ. Στη συνέχεια η Γκέπερτ συνεργάσθηκε μαζί τους. Ο Χανς Γιένσεν και η Γκέπερτ συνέγραψαν μαζί ένα βιβλίο που εκδόθηκε το 1950 με τον τίτλο Elementary Theory of Nuclear Shell Structure (Στοιχειώδης θεωρία της δομής των πυρηνικών φλοιών).
Το 1963 η Γκέπερτ-Μάγιερ, ο Γένσεν και ο Γουίγκνερ μοιράσθηκαν το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής «για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με τη δομή των πυρηνικών φλοιών». Η Μαρία Γκέπερτ-Μάγιερ έγινε έτσι η δεύτερη γυναίκα που τιμήθηκε με Βραβείο Νόμπελ Φυσικής μετά τη Μαρία Κιουρί.
Η ζωή της
Από την έρευνα της διδακτορικής διατριβής της για τη δυνατότητα ταυτόχρονης απορροφήσεως δύο φωτονίων από άτομα, που βεβαιώθηκε πειραματικά μόνο μετά την εφεύρεση των συσκευών λέιζερ, η μονάδα για τη διατομή απορροφήσεως δύο φωτονίων ονομάσθηκε «μονάδα Goeppert Mayer (GM)».
Μετά από μία ερευνητική δημοσίευση-σταθμό πάνω στη διπλή διάσπαση βήτα, βρέθηκε σε μία άμισθη θέση βοηθού στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια, από όπου κατά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο εργάσθηκε στο Πρόγραμμα Μανχάταν και με τον Έντουαρντ Τέλερ στο Εργαστήριο του Λος Άλαμος. Το 1960 διορίσθηκε καθηγήτρια της φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο
Το 1924 η Γκέπερτ άρχισε να σπουδάζει μαθηματικά στο κορυφαίο στην επιστήμη αυτή Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν. Αντί όμως να ενδιαφερθεί να διδάξει σε γυμνάσιο, η Γκέπερτ ενδιαφέρθηκε για τη φυσική και επέλεξε να συνεχίσει τις σπουδές της για διδακτορικό. Στη διδακτορική διατριβή της το 1930[4] επεξεργάσθηκε τη θεωρία της ταυτόχρονης απορροφήσεως δύο φωτονίων από άτομα. Αργότερα, ο Γιουτζίν Γουίγκνερ περιέγραψε τη διατριβή αυτή ως «ένα αριστούργημα καθαρότητας και συμπάγειας».
Εκείνη την εποχή η πιθανότητα να επαληθευθούν πειραματικώς η θεωρία της ήταν απόμακρη, αλλά η ανάπτυξη του λέιζερ επέτρεψε την πρώτη πειραματική επαλήθευση το 1961, όταν ανιχνεύθηκε φθορισμός από απορρόφηση δύο φωτονίων μέσα σε κρύσταλλο με προσμίξεις ευρωπίου. Τα μέλη της επιτροπής του διδακτορικού της Γκέπερτ ήταν τρεις μελλοντικοί ή ήδη κάτοχοι Βραβείου Νόμπελ: ο Μαξ Μπορν, ο Τζέιμς Φρανκ and Άντολφ Βίντχαους.
Οι αυστηρότατοι κανόνες κατά της οικογενειοκρατίας που ίσχυαν στο Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς το εμπόδισαν από το να προσλάβει την Γκέπερτ ως καθηγήτρια, αλλά της δόθηκε μία θέση βοηθού στο Τμήμα Φυσικής, όπου ήταν υπεύθυνη για τη γερμανική αλληλογραφία. Δίδαξε ωστόσο κάποια μαθήματα και δημοσίευσε μία σημαντική εργασία για τη διπλή διάσπαση βήτα το 1935.
Το ενδιαφέρον για την κβαντομηχανική στο Τζονς Χόπκινς ήταν πολύ μικρό, αλλά η Γκέπερτ-Μάγιερ συνεργάσθηκε με τον Καρλ Χέρτσφελντ. Επέστρεψε επίσης στο Γκέτινγκεν τα καλοκαίρια του 1931, 1932 και 1933 για να συνεργασθεί με τον πρώην καθηγητή της, τον Μπορν, συγγράφοντας μία συνεισφορά μαζί του για το Handbuch der Physik. Αυτά τελείωσαν όταν στην εξουσία βρέθηκε το ναζιστικό κόμμα το 1933, οπότε πολλοί πανεπιστημιακοί, όπως ο Μπορν και ο Φρανκ, απολύθηκαν. Η Γκέπερτ-Μάγιερ και ο Χέρτσφελντ συνέτρεχαν τους πρόσφυγες που κατέφευγαν στις ΗΠΑ.
Αντικείμενο της έρευνας του εργαστηρίου της στην Αμερική κατά τον Β! Παγκόσμιο Πόλεμο ήταν η ανακάλυψη μεθόδου για τον διαχωρισμό του σχάσιμου ισοτόπου 235U από το φυσικό ουράνιο. Ερεύνησε τις χημικές και θερμοδυναμικές ιδιότητες του εξαφθοριούχου ουρανίου και τη δυνατότητα διαχωρισμού των ισοτόπων με φωτοχημικές αντιδράσεις. Η μέθοδος αυτή δεν ήταν πρακτική με τα μέσα της εποχής, αλλά και πάλι η ανάπτυξη των λέιζερ θα άνοιγε αργότερα τον δρόμο για τον ισοτοπικό διαχωρισμό με διέγερση λέιζερ.
Χάρη στη γνωριμία της με τον Έντουαρντ Τέλερ, η Γκέπερτ-Μάγιερ πήρε μία θέση στο Opacity Project του Κολούμπια, που ερευνούσε τις ιδιότητες της ύλης και της ακτινοβολίας σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, με ανομολόγητο σκοπό την ανάπτυξη της «υπερβόμβας» του Τέλερ .
Θάνατος και μνήμη
Το 1960 η Γκέπερτ-Μάγιερ διορίσθηκε καθηγήτρια πρώτης βαθμίδας στη φυσική στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο. Παρότι υπέστη ένα εγκεφαλικό επεισόδιο λίγο καιρό μετά την εγκατάστασή της εκεί, συνέχισε να διδάσκει και να διεξάγει έρευνα για μερικά χρόνια ακόμα.
Πέθανε στο Σαν Ντιέγκο σε ηλικία 66 ετών, ενώ βρισκόταν σε κωματώδη κατάσταση μετά από ένα έμφραγμα που είχε πάθει το προηγούμενο έτος.
Μετά τον θάνατό της θεσπίσθηκε το «Βραβείο Μαρία Γκέπερτ-Μάγιερ» από την Αμερικανική Φυσική Εταιρεία, το οποίο απονέμεται ετησίως από το 1986 σε νεαρές φυσικούς, κατόχους διδακτορικού που βρίσκονται στην αρχή της σταδιοδρομίας τους.[32] Το Εθνικό Εργαστήριο Αργκόν απονέμει επίσης ένα βραβείο κάθε χρόνο σε εξέχουσα νέα επιστήμονα ή μηχανικό στη μνήμη της Γκέπερτ-Μάγιερ, ενώ το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο διοργανώνει ένα ετήσιο «Διεπιστημονικό Συμπόσιο Μαρία Γκέπερτ-Μάγιερ», που συγκεντρώνει ερευνήτριες για να συζητήσουν τρέχοντα επιστημονικά θέματα.
Ο κρατήρας Γκέπερτ-Μάγιερ στον πλανήτη Αφροδίτη ονομάσθηκε έτσι προς τιμή της Μαρία Γκέπερτ-Μάγιερ. Το 2011 η Γκέπερτ-Μάγιερ εμφανίσθηκε και σε αμερικανικό γραμματόσημο, και συγκεκριμένα στην τρίτη σειρά των «Αμερικανών επιστημόνων», μαζί με τους Μέλβιν Κάλβιν, Έιζα Γκρέι και Σεβέρο Οτσόα.
Wikipedia
