Мария Гёпперт-Майер

Мария Гёпперт-Майер (нем. Maria Goeppert-Mayer; 28 июня 1906, Каттовиц, Германская империя — 20 февраля 1972, Сан-Диего, Калифорния, США) — американский физик-теоретик немецкого происхождения. Лауреат Нобелевской премии по физике (1963, совместно с Юджином Вигнером и Хансом Йенсеном) за открытие оболочечной структуры атомного ядра. Гёпперт-Майер стала второй женщиной в истории (после Марии Кюри), удостоенной Нобелевской премии по физике.

Ранние годы и образование

Мария Гёпперт родилась 28 июня 1906 года в городе Каттовиц (ныне Катовице, Польша), входившем в состав Германской империи. Её отец, Фридрих Гёпперт, был профессором педиатрии в местном университете, мать, Мария Вольф, происходила из семьи учителей. Семья переехала в Гёттинген в 1910 году, когда отец получил должность в Гёттингенском университете.

В 1924 году Мария поступила в Гёттингенский университет, где изучала математику и физику. Среди её преподавателей были такие выдающиеся учёные, как Макс Борн, Джеймс Франк и Вернер Гейзенберг. В 1930 году она защитила докторскую диссертацию по физике под руководством Макса Борна, посвящённую теории двойного бета-распада. Работа получила высокую оценку, но в то время её результаты не были подтверждены экспериментально (двойной бета-распад был открыт лишь в 1987 году).

Переезд в США и научная карьера

В 1930 году Мария вышла замуж за американского химика Джозефа Эдварда Майера, который получил должность в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе. В США она столкнулась с дискриминацией по половому признаку: университеты неохотно принимали женщин на преподавательские должности, и Гёпперт-Майер долгое время работала без оплаты или на временных позициях.

В 1939 году семья переехала в Нью-Йорк, где Джозеф Майер получил место в Колумбийском университете. Мария Гёпперт-Майер начала сотрудничество с лабораторией по обогащению урана (проект «Манхэттен»), где занималась теоретическими расчётами свойств урана-235 и плутония. В 1945 году она стала профессором физики в Чикагском университете, а также получила должность в Аргоннской национальной лаборатории.

Открытие оболочечной структуры ядра

Основной вклад Гёпперт-Майер в науку связан с разработкой оболочечной модели атомного ядра. В 1948 году, анализируя данные о свойствах ядер, она заметила, что ядра с определённым числом протонов или нейтронов (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) обладают повышенной стабильностью. Эти числа получили название «магических чисел». Гёпперт-Майер предположила, что нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре располагаются по энергетическим оболочкам, аналогично электронным оболочкам в атоме.

В 1949 году, независимо от неё, аналогичную модель предложил немецкий физик Ханс Йенсен. В 1950 году они совместно опубликовали книгу «Элементарная теория оболочечной структуры ядра». За это открытие в 1963 году Гёпперт-Майер и Йенсен получили Нобелевскую премию по физике (половину премии; вторую половину получил Юджин Вигнер за вклад в теорию симметрии в квантовой механике).

Принцип оболочечной модели

Оболочечная модель объясняет стабильность ядер с магическими числами тем, что при их заполнении нуклоны образуют полностью замкнутые оболочки, что минимизирует энергию системы. Модель учитывает спин-орбитальное взаимодействие нуклонов, которое приводит к расщеплению уровней энергии. Это позволило предсказать многие свойства ядер, включая их спины, магнитные моменты и вероятности распада.

Признание и награды

Помимо Нобелевской премии, Гёпперт-Майер была удостоена ряда наград:

• Медаль имени Макса Планка (1950)
• Премия имени Эрнеста Лоуренса (1960)
• Избрание членом Национальной академии наук США (1956)
• Звание почётного доктора нескольких университетов

В 1963 году она стала первой женщиной, получившей Нобелевскую премию по физике после Марии Кюри (1903). В 1965 году президент США Линдон Джонсон вручил ей Национальную медаль науки.

Личная жизнь и последние годы

Мария Гёпперт-Майер была замужем за Джозефом Эдвардом Майером, с которым у неё родилось двое детей: сын Питер (род. 1936) и дочь Марианна (род. 1940). Семья часто переезжала из-за карьеры мужа, что затрудняло её собственную научную работу.

В 1960 году она переехала в Калифорнию, где получила должность профессора физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего. В последние годы жизни Гёпперт-Майер страдала от болезни Паркинсона, которая привела к её смерти 20 февраля 1972 года.

Наследие

Оболочечная модель ядра, разработанная Гёпперт-Майер и Йенсеном, стала фундаментом для современной ядерной физики. Она позволила объяснить многие экспериментальные данные и предсказать новые явления, такие как изотопы с магическими числами нейтронов. В честь Марии Гёпперт-Майер названы:

• Кратер на Венере (Гёпперт-Майер)
• Астероид (12211) Гёпперт-Майер
• Премия имени Марии Гёпперт-Майер (присуждается Американским физическим обществом за выдающиеся достижения женщин-физиков)

Её научная биография — пример преодоления системных барьеров для женщин в науке XX века.

Источники

• Goeppert-Mayer M., Jensen J. H. D. Elementary Theory of Nuclear Shell Structure. — Wiley, 1955.
• Sachs R. G. Maria Goeppert-Mayer, 1906–1972: A Biographical Memoir. — National Academy of Sciences, 1979.
• Blaedel N. Harmony and Unity: The Life of Maria Goeppert-Mayer. — Science Tech Publishers, 1986.
• Нобелевская лекция Марии Гёпперт-Майер (1963) // Nobelprize.org.
• Кессельман В. С. Мария Гёпперт-Майер // Успехи физических наук. — 2006. — Т. 176, № 6.