María Goeppert Mayer

Maria Goeppert Mayer ( alemán: [ maˈʁiːa ˈɡœpɐt ˈmaɪɐ ]^Maria Goeppert Mayer ( nacida Göppert ; 28 de junio de 1906 - 20 de febrero de 1972) fue una físicateórica germano-estadounidenseque compartió elPremio Nobel de FísicaconJ. Hans D. JensenyEugene Wigner. La mitad del premio fue otorgada conjuntamente a Goeppert Mayer y Jensen "por sus descubrimientos sobrela estructura de capas nucleares". Fue la segunda mujer en ganar el Premio Nobel de Física, siendo la primeraMarie Curieen 1903. En 1986, se estableció en su honor elPremio Maria Goeppert Mayerpara mujeres físicas al inicio de su carrera. 

Graduada de la Universidad de Gotinga , Goeppert Mayer escribió su tesis doctoral sobre la teoría de la posible absorción de dos fotones por átomos. En aquel entonces, las posibilidades de verificar experimentalmente su tesis parecían remotas, pero el desarrollo del láser en la década de 1960 lo hizo posible. 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 estadounidense Joseph Edward Mayer y se mudó a Estados Unidos, donde él era profesor asociado en la Universidad Johns Hopkins . Las estrictas normas contra el nepotismo impidieron que la Universidad Johns Hopkins la contratara como miembro del profesorado, pero le dieron un puesto como asistente y publicó un artículo fundamental sobre la desintegración beta doble en 1935. En 1937, se trasladó 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 Alamos en el desarrollo de armas termonucleares .

Tras 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 sénior en el Laboratorio Nacional Argonne, gestionado 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. En 1960, fue nombrada catedrática de física en la Universidad de California, San Diego . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Maria Göppert nació el 28 de junio de 1906 en Kattowitz (actualmente Katowice , Polonia), Alemania, hija única del pediatra Friedrich Göppert y Maria Wolff. ^{[ 4 ]} En 1910, se mudó con su familia a Gotinga , donde su padre, ^{[ 5 ]} profesor universitario de sexta generación, ^{[ 6 ]} fue nombrado catedrático de Pediatría en la Universidad de Gotinga . ^{[ 4 ]} Tenía una relación más cercana con su padre que con su madre; «Bueno, mi padre era más interesante», explicó más tarde; «Al fin y al cabo, era científico». ^{[ 7 ]}

Göppert se educó en la Höhere Technische de Gotinga, una escuela para chicas de clase media que aspiraban a la educación superior. ^{[ 8 ]} En 1921, ingresó en el Frauenstudium , un instituto privado dirigido por sufragistas que tenía como objetivo preparar a las chicas para la universidad. Hizo el Abitur , el examen de acceso a la universidad, a los 17 años, un año antes de lo previsto, junto con tres o cuatro chicas de su escuela y treinta chicos. Todas las chicas aprobaron, pero solo uno de los chicos lo hizo. ^{[ 9 ]}

En la primavera de 1924, Göppert ingresó en la Universidad de Gotinga, donde estudió matemáticas. ^{[ 10 ]} Pasó un año en la Universidad de Cambridge , en Inglaterra, antes de regresar a Gotinga. Una supuesta escasez de profesoras de matemáticas para escuelas femeninas provocó un aumento en el número de mujeres que estudiaban matemáticas en una época de alto desempleo, e incluso hubo una catedrática de matemáticas en Gotinga, Emmy Noether , pero la mayoría solo estaba interesada en obtener sus certificados de enseñanza. ^{[ 11 ]}

Göppert se interesó por la física y optó por realizar un doctorado . En su tesis de 1931, ^{[ 12 ] [ 13 ]} desarrolló la teoría de la posible absorción de dos fotones por átomos. ^{[ 10 ]} Eugene Wigner describió posteriormente la tesis como "una obra maestra de claridad y concreción". ^{[ 14 ]} En aquel 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 . ^{[ 15 ]} 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 . ^{[ 16 ]} Sus examinadores fueron tres premios Nobel: Max Born , James Franck y Adolf Otto Reinhold Windaus (en 1954, 1925 y 1928, respectivamente). ^{[ 17 ]}

El 19 de enero de 1930, Göppert se casó con Joseph Edward Mayer , un estadounidense becario de la Fundación Rockefeller que era uno de los asistentes de James Franck. ^{[ 18 ] [ 19 ]} Los dos se conocieron cuando Mayer se hospedó con la familia Göppert. ^{[ 20 ]} 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 en Maryland. ^{[ 21 ]} Tuvieron dos hijos: Maria Ann, quien más tarde se casó con Donat Wentzel , y Peter Conrad. ^{[ 18 ]}

Las estrictas normas contra el nepotismo impidieron que la Universidad Johns Hopkins contratara a Goeppert Mayer como miembro del profesorado. ^{[ 22 ]} Estas normas, creadas en muchas universidades para prevenir el clientelismo, habían perdido para entonces su propósito original y se utilizaban principalmente para impedir la contratación de mujeres casadas con miembros del profesorado. ^{[ 23 ]} Se le ofreció un puesto como asistente en el departamento de física, trabajando con correspondencia alemana, por el que recibía un salario muy bajo, un lugar de trabajo y acceso a las instalaciones. Impartió algunos cursos, ^{[ 18 ] [ 24 ]} y publicó un importante artículo sobre la desintegración beta doble en 1935. ^{[ 25 ]}

En Johns Hopkins había poco interés en la mecánica cuántica , pero Goeppert Mayer trabajó con Karl Herzfeld en esta área. Colaboraron en varios artículos, incluyendo uno con el estudiante de Herzfeld, A.L. Sklar, sobre el espectro del benceno . ^{[ 28 ] [ 29 ]} También regresó a Gotinga en los veranos de 1931, 1932 y 1933 para trabajar con su antiguo 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, incluyendo a Born y Franck, perdieron sus empleos. Preocupados por las leyes antisemitas de 1933 que expulsaron a profesores de ascendencia judía, Goeppert-Mayer, al igual que Herzfeld, se involucraron en esfuerzos de ayuda a los refugiados. ^{[ 18 ] [ 24 ]}

Joe Mayer fue despedido en 1937. Atribuyó esto al odio hacia las mujeres por parte del decano de ciencias físicas, que creía provocado por la presencia de Goeppert Mayer en el laboratorio. ^{[ 30 ]} 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 clases de química de Mayer contenían demasiada física moderna. ^{[ 31 ]} Mayer aceptó un puesto en la Universidad de Columbia , donde el jefe del departamento de física, George B. Pegram , le consiguió una oficina, pero no recibió salario. Pronto entabló una buena amistad con Harold Urey y Enrico Fermi , quienes llegaron a Columbia en 1939, ^{[ 32 ]} y los tres y sus familias vivieron en la cercana Leonia, Nueva Jersey . ^{[ 33 ]} 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. ^{[ 32 ]} En 1941, fue elegida miembro de la Sociedad Estadounidense de Física . ^{[ 34 ]}

Proyecto Manhattan

En diciembre de 1941, Goeppert Mayer asumió su primer puesto profesional remunerado, impartiendo clases de ciencias a tiempo parcial en el Sarah Lawrence College de Nueva York. En la primavera de 1942, con Estados Unidos inmerso en la Segunda Guerra Mundial , se unió al Proyecto Manhattan . Aceptó un puesto de investigación a tiempo parcial ofrecido por Urey en los Laboratorios de Materiales de Aleaciones Sustitutas (SAM) de la Universidad de Columbia . El objetivo de este proyecto era encontrar un método para separar el isótopo fisionable uranio-235 del uranio natural; investigó las propiedades químicas y termodinámicas del hexafluoruro de uranio y estudió la posibilidad de separar isótopos mediante reacciones fotoquímicas. Este método resultó poco práctico en aquel momento, pero el desarrollo de los láseres abriría posteriormente la posibilidad de separar isótopos mediante excitación láser . ^{[ 35 ]}

A través de su amigo Edward Teller , Goeppert Mayer obtuvo un puesto en Columbia con el Proyecto de Opacidad, que investigaba las propiedades de la materia y la radiación a temperaturas extremadamente altas con miras al desarrollo de la bomba "Super" de Teller , el programa de guerra para el desarrollo de armas termonucleares . ^{[ 35 ]} En febrero de 1945, Joe fue enviado a la Guerra del Pacífico , y ella 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 previsto, y volvieron juntos a Nueva York en julio de 1945. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

En febrero de 1946, Joe se convirtió en profesor del departamento de química y del nuevo Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago , y Goeppert Mayer pudo convertirse en profesor asociado voluntario de física en la misma universidad. Cuando Teller también aceptó un puesto allí, pudo continuar su trabajo sobre la opacidad con él. Cuando se fundó el cercano Laboratorio Nacional Argonne el 1 de julio de 1946, también le ofrecieron un trabajo a tiempo parcial como física sénior en la división de física teórica. Ella respondió: «No sé nada de física nuclear». ^{[ 37 ]} Programó el ENIAC del Campo de Pruebas de Aberdeen para resolver problemas de criticidad para un reactor refrigerado por metal líquido utilizando el método de Monte Carlo . ^{[ 38 ]} Mientras estaba en Chicago, Mayer derivó la ecuación de Bigeleisen-Mayer con Jacob Bigeleisen . ^{[ 39 ]}

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. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Su modelo explicaba por qué ciertos números de nucleones en un núcleo atómico dan como resultado configuraciones particularmente estables. Estos números son los que Eugene Wigner llamó números mágicos : 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126. En un relato transmitido por Joe Mayer, ella obtuvo una comprensión crucial mientras hablaba con Enrico Fermi.

Fermi y María estaban hablando en su oficina cuando llamaron a Enrico para que contestara una llamada de larga distancia. Al llegar a la puerta, se giró y formuló su pregunta sobre el acoplamiento espín-órbita. Regresó menos de diez minutos después y María comenzó a darle una explicación detallada. Recordarán que María, cuando se emocionaba, hablaba muy rápido, mientras que Enrico siempre prefería una explicación lenta, detallada y metódica. Enrico sonrió y se marchó: «Mañana, cuando estés más tranquila, me lo puedes explicar». ^{[ 42 ]}

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. ^{[ 43 ]} Describió la idea de la siguiente manera:

Imagina una sala llena de bailarines. Supón que dan vueltas en círculo, cada círculo encerrado dentro de otro. Imagina que en cada círculo caben el doble de bailarines si una pareja va en el sentido de las agujas del reloj y otra en el sentido contrario. Añade una variación más: todos los bailarines giran y dan vueltas como peonzas mientras dan vueltas por la sala, cada pareja girando y dando vueltas. Pero solo algunos de los que van en sentido contrario a las agujas del reloj giran en ese sentido. Los demás giran en el sentido de las agujas del reloj mientras dan vueltas en sentido contrario. Lo mismo ocurre con los que bailan en el sentido de las agujas del reloj: algunos giran en ese sentido, otros en sentido contrario. ^{[ 44 ]}

Los 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. Mientras que sus resultados se anunciaron en un número de Physical Review antes que Goeppert Mayer en junio de 1949, su trabajo fue recibido para revisión en febrero de 1949, mientras que el trabajo de los autores alemanes se recibió más tarde en abril de 1949. ^{[ 45 ] [ 46 ]} Posteriormente, colaboró ​​con ellos. Jensen fue coautor con ella de un libro en 1950 titulado Elementary Theory of Nuclear Shell Structure . ^{[ 47 ]} En 1963, Goeppert Mayer y Jensen compartieron la mitad del Premio Nobel de Física "por sus descubrimientos sobre la estructura de capas nucleares". ^{[ 48 ] [ 49 ]} La otra mitad del Premio Nobel de Física de ese año fue otorgada a Eugene Wigner . Fue la segunda mujer en recibir 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. ^{[ 27 ]}

En 1960, Goeppert Mayer fue nombrada catedrática de física en la Universidad de California, San Diego . Aunque sufrió un derrame cerebral poco después de llegar, continuó enseñando e investigando durante varios años. ^{[ 51 ] [ 52 ]} Falleció de un infarto el 20 de febrero de 1972 en San Diego , a la edad de 65 años. ^{[ 53 ]} Está enterrada en el cementerio El Camino Memorial Park en San Diego. ^{[ 54 ]}

Placas conmemorativas de Maria Goeppert Mayer en Katowice , Polonia.

Después de su muerte, la Sociedad Estadounidense de Física (APS) creó el Premio Maria Goeppert-Mayer para honrar a jóvenes físicas al comienzo de sus carreras. Abierto a todas las físicas con doctorado, la ganadora recibe dinero y la oportunidad de dar conferencias invitadas sobre su investigación en cuatro importantes instituciones. ^{[ 59 ]} En diciembre de 2018, la APS nombró al Laboratorio Nacional Argonne como Sitio Histórico de la APS en reconocimiento a su trabajo. ^{[ 60 ]} El Laboratorio Nacional Argonne también la honra otorgando un premio cada año a una joven científica o ingeniera destacada, ^{[ 61 ]} mientras que la Universidad de California, San Diego organiza un simposio anual Maria Goeppert-Mayer, que reúne a investigadoras para discutir la ciencia actual. ^{[ 62 ]} En 1996, fue incorporada al Salón Nacional de la Fama de las Mujeres . ^{[ 63 ]} 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 . ^{[ 64 ]} Sus documentos se encuentran en la Biblioteca Geisel de la Universidad de California, San Diego, ^{[ 65 ]} y el departamento de física de la universidad está ubicado en Mayer Hall, que lleva su nombre y el de su esposo. ^{[ 66 ]} El cráter Goeppert-Mayer en Venus , que tiene un diámetro de aproximadamente 35 km, también lleva su nombre. ^{[ 67 ]} 

• Lista de mujeres galardonadas con el Premio Nobel
• Cronología de las mujeres en la ciencia
• Mujeres en la física

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