Мария Гепперт Майер ( немецкое произношение: [maˈʁiːa ˈɡœpɛʁt ˈmaɪ̯ɐ] ⓘ , урожденная Гёпперт; 28 июня 1906 — 20 февраля 1972) — американскийфизик-теоретик,лауреат Нобелевской премиипофизикеза предложениемодели ядерной оболочкиатомногоядра. Она была второй женщиной, получившей Нобелевскую премию по физике (первой былаМария Кюри). В 1986 годупремия Марии Гепперт-Майердля начинающих женщин-физиков.
Выпускница Геттингенского университета Гёпперт Майер написала докторскую диссертацию по теории возможного двухфотонного поглощения атомами. В то время шансы на экспериментальную проверку ее тезиса казались маловероятными, но разработка лазера в 1960-х годах позволила это сделать. Сегодня единица сечения двухфотонного поглощения называется единицей Гепперта Майера (GM).
Мария Гепперт вышла замуж за химика Джозефа Эдварда Майера и переехала в США, где работала доцентом в Университете Джонса Хопкинса . Строгие правила против кумовства не позволили Университету Джонса Хопкинса взять ее на должность преподавателя, но ей дали работу ассистента, и в 1935 году она опубликовала знаковую статью о двойном бета-распаде . В 1937 году она перешла в Колумбийский университет , где получила неоплачиваемая должность. Во время Второй мировой войны она работала в Манхэттенском проекте в Колумбии по разделению изотопов и вместе с Эдвардом Теллером в Лос-Аламосской лаборатории над разработкой термоядерного оружия .
После войны Гепперт Майер стала добровольным адъюнкт-профессором физики в Чикагском университете (где работали ее муж и Теллер) и старшим физиком в Аргоннской национальной лаборатории , управляемой университетом . Она разработала математическую модель структуры ядерных оболочек, за что ей была присуждена Нобелевская премия по физике в 1963 году, которую она разделила с Дж. Хансом Д. Йенсеном и Юджином Вигнером . В 1960 году она была назначена профессором физики Калифорнийского университета в Сан-Диего .
Мария Гёпперт родилась 28 июня 1906 года в Каттовице (ныне Катовице , Польша ), силезском городе в бывшем Прусском королевстве , в семье педиатра Фридриха Гёпперта и его жены Марии, урожденной Вольф. [1] В 1910 году она переехала со своей семьей в Геттинген , когда ее отец, [2] профессор университета в шестом поколении, [3] был назначен профессором педиатрии в Геттингенском университете . [1] Гёпперт была ближе к отцу, чем к матери. «Ну, мой отец был более интересным», - объяснила она позже. «В конце концов, он был ученым». [4]
Гёпперт получила образование в Höhere Technische в Геттингене, школе для девочек из среднего класса, стремившихся получить высшее образование. [5] В 1921 году она поступила в Frauenstudium , частную среднюю школу, управляемую суфражистками , целью которой было подготовить девочек к поступлению в университет. Она сдала аттестат зрелости , вступительный экзамен в университет, в 17 лет, на год раньше, вместе с тремя или четырьмя девочками из своей школы и тридцатью мальчиками. Все девочки прошли, но только один из мальчиков. [6]
Весной 1924 года Гёпперт поступила в Гёттингенский университет, где изучала математику. [7] Она провела один год в Кембриджском университете в Англии, прежде чем вернуться в Геттинген. Предполагаемая нехватка женщин-учителей математики в школах для девочек привела к росту числа женщин, изучающих математику в период высокого уровня безработицы, и в Геттингене была даже женщина-профессор математики, Эмми Нётер , но большинство из них были заинтересованы только в том, чтобы получить квалификацию на свою степень. сертификаты об обучении. [8]
Вместо этого Гёпперт заинтересовался физикой и решил получить докторскую степень . В своей докторской диссертации 1930 года [9] [10] она разработала теорию возможного двухфотонного поглощения атомами. [7] Юджин Вигнер позже описал эту диссертацию как «шедевр ясности и конкретности». [11] В то время шансы на экспериментальную проверку ее тезиса казались маловероятными, но разработка лазера позволила провести первую экспериментальную проверку в 1961 году, когда двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция была обнаружена в кристалле, легированном европием . [12] В честь ее фундаментального вклада в эту область единица измерения сечения двухфотонного поглощения названа «GM». Один ГМ равен 10 -50 см 4 с фотон -1 . [13] Ее экзаменаторами были три лауреата Нобелевской премии : Макс Борн , Джеймс Франк и Адольф Отто Рейнхольд Виндаус (в 1954, 1925 и 1928 годах соответственно). [14] Вместе с Максом Борном она является соавтором ряда важных работ по динамике решетки кристаллов.
19 января 1930 года Гепперт вышла замуж за Джозефа Эдварда Майера , американского стипендиата Рокфеллера , который был одним из помощников Джеймса Франка. [15] [16] Они встретились, когда Майер поселился у семьи Гепперт. [17] Пара переехала на родину Майера в Соединенные Штаты, где ему предложили должность доцента химии в Университете Джонса Хопкинса . [18] У них было двое детей, Мария Энн (которая позже вышла замуж за Доната Вентцеля ) и Питер Конрад. [15]
Строгие правила против кумовства не позволили Университету Джонса Хопкинса нанять Гепперта Майера в качестве преподавателя. [19] Эти правила, созданные во многих университетах для предотвращения патронажа, к этому времени потеряли свою первоначальную цель и в основном использовались для предотвращения приема на работу женщин, состоящих в браке с преподавателями. [20] Ей дали работу ассистентом на физическом факультете по работе с немецкой корреспонденцией, за что она получала очень небольшую зарплату, место для работы и доступ к помещениям. Она читала несколько курсов [15] [21] и опубликовала важную статью о двойном бета-распаде в 1935 году. [22]
Некоторые [школы] даже снисходили до того, чтобы дать ей работу, хотя они отказывались платить ей, и темы были типично «женскими», например, выяснение того, что вызывает цвета… Чикагский университет наконец отнесся к ней достаточно серьезно, чтобы сделать ее профессором физика. Хотя у нее появился собственный кабинет, департамент ей все равно не платил… Когда в 1963 году Шведская академия объявила, что она удостоена высшей награды в своей профессии, газета Сан-Диего приветствовала ее знаменательный день заголовком «Мать С.Д. получила Нобелевскую премию». . [23] [24]
В Университете Джонса Хопкинса квантовая механика мало интересовалась, но Гепперт Майер работал в этой области с Карлом Герцфельдом . Они сотрудничали над рядом статей, включая статью с учеником Герцфельда А.Л. Скларом о спектре бензола . [25] [26] Она также вернулась в Геттинген летом 1931, 1932 и 1933 годов, чтобы работать со своим бывшим экспертом Борном, написав вместе с ним статью для Handbuch der Physik . Это закончилось, когда в 1933 году к власти пришла нацистская партия , и многие учёные, в том числе Борн и Франк, потеряли работу. Обеспокоенные антиеврейскими законами 1933 года , которые выгнали профессоров еврейского происхождения, Гепперт Майер, а также Герцфельд стали участвовать в усилиях по оказанию помощи беженцам. [15] [21]
Джо Майер был уволен в 1937 году. Он объяснил это ненавистью к женщинам со стороны декана физических наук, которая, по его мнению, была спровоцирована присутствием Гепперта Майера в лаборатории. [27] Херцфельд согласился и добавил, что, поскольку Гепперт Майер, Франк и Герцфельд работают в Университете Джонса Хопкинса, некоторые считают, что там слишком много немецких ученых. Некоторые студенты также жаловались, что лекции Майера по химии содержат слишком много современной физики. [28] Майер заняла должность в Колумбийском университете , где заведующий физическим факультетом Джордж Б. Пеграм организовал для Гепперт Майер офис, но она не получила зарплаты. Вскоре она подружилась с Гарольдом Юри и Энрико Ферми , которые прибыли в Колумбию в 1939 году, [29] причем все трое и их семьи жили в соседней Леонии, штат Нью-Джерси . [30] Ферми попросил ее исследовать валентную оболочку неоткрытых трансурановых элементов . Используя модель Томаса-Ферми , она предсказала, что они сформируют новый ряд, аналогичный редкоземельным элементам . Это оказалось правильным. [29] В 1941 году она была избрана членом Американского физического общества . [31]
В декабре 1941 года Гепперт Майер заняла свою первую оплачиваемую профессиональную должность, преподавая естественные науки по совместительству в колледже Сары Лоуренс . Весной 1942 года, когда Соединенные Штаты были втянуты во Вторую мировую войну , она присоединилась к Манхэттенскому проекту . Она согласилась на неполный рабочий день от Юри в лаборатории материалов-заменителей сплавов (SAM) Колумбийского университета. Целью этого проекта было найти способ выделения делящегося изотопа урана-235 из природного урана; она исследовала химические и термодинамические свойства гексафторида урана и исследовала возможность разделения изотопов с помощью фотохимических реакций. В то время этот метод оказался непрактичным, но развитие лазеров позже открыло возможность разделения изотопов путем лазерного возбуждения . [32]
Через своего друга Эдварда Теллера Гепперт Майер получила должность в Колумбийском университете в рамках проекта «Непрозрачность», который исследовал свойства материи и излучения при чрезвычайно высоких температурах с прицелом на разработку бомбы «Супер» Теллера — военной программы для разработка термоядерного оружия . [32] В феврале 1945 года Джо отправили на войну на Тихом океане , а Гепперт Майер решила оставить своих детей в Нью-Йорке и присоединиться к группе Теллера в Лос-Аламосской лаборатории . Джо вернулся с Тихого океана раньше, чем ожидалось, и они вместе вернулись в Нью-Йорк в июле 1945 года .
В феврале 1946 года Джо стал профессором химического факультета нового Института ядерных исследований Чикагского университета , а Гепперт Майер смог стать добровольным доцентом физики в школе. Когда Теллер тоже приняла там должность, она смогла продолжить с ним работу в Opacity. Когда 1 июля 1946 года была основана расположенная неподалеку Аргоннская национальная лаборатория , Гепперту Майеру также предложили там работу на неполный рабочий день в качестве старшего физика в отделе теоретической физики. Она ответила: «Я ничего не знаю о ядерной физике». [34] Она запрограммировала ENIAC Абердинского испытательного полигона для решения проблем критичности реактора с жидкометаллическим охлаждением с использованием метода Монте-Карло . [35] Находясь в Чикаго, Майер вместе с Джейкобом Бигелайзеном вывел уравнение Бигелайзена-Майера . [36]
.jpg/1280px-Maria_Goeppert-Mayer_(3321963421).jpg)
Во время своего пребывания в Чикаго и Аргонне в конце 1940-х годов Гепперт Майер разработала математическую модель структуры ядерных оболочек , которую она опубликовала в 1950 году. [37] [38] Ее модель объясняла, почему определенное количество нуклонов в атомном ядре приводит к в особо стабильных конфигурациях. Эти числа Юджин Вигнер назвал магическими числами : 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. В отчете, переданном Джо Майером, Мария Гопперт Майер достигла критического понимания во время разговора с Энрико Ферми.
Ферми и Мария разговаривали в ее офисе, когда Энрико вызвали из офиса, чтобы он ответил на междугородний звонок. У двери он повернулся и задал вопрос о спин-орбитальном взаимодействии. Он вернулся менее чем через десять минут, и Мария начала «засыпать» его подробными объяснениями. Возможно, вы помните, что Мария, когда она была взволнована, говорила быстро и орально, тогда как Энрико всегда хотел медленных, подробных и методичных объяснений. Энрико улыбнулся и ушел: «Завтра, когда ты будешь менее взволнован, ты сможешь мне это объяснить». [39]
Она поняла, что ядро представляет собой серию закрытых оболочек, и пары нейтронов и протонов имеют тенденцию соединяться друг с другом. [40] [41] Она описала эту идею следующим образом:
Представьте себе комнату, полную вальсистов. Предположим, они ходят по комнате кругами, каждый круг заключен внутри другого. Затем представьте, что в каждом круге вы можете разместить вдвое больше танцоров, если одна пара будет двигаться по часовой стрелке, а другая — против часовой стрелки. Затем добавьте еще один вариант; все танцоры кружатся, кружатся, как волчки, кружатся по комнате, каждая пара одновременно кружится и кружится. Но лишь некоторые из тех, что идут против часовой стрелки, вращаются против часовой стрелки. Остальные вращаются по часовой стрелке, одновременно вращаясь против часовой стрелки. То же самое и с теми, что танцуют по часовой стрелке: одни вращаются по часовой стрелке, другие - против часовой стрелки. [42]
Трое немецких учёных, Отто Хаксель , Й. Ханс Д. Йенсен и Ханс Зюсс , также работали над решением той же проблемы и независимо пришли к такому же выводу. Хотя их результаты были объявлены в выпуске Physical Review перед Геппертом Майером в июне 1949 года, работа Гепперта Майера была получена на рецензию в феврале 1949 года, а работа немецких авторов была получена позже, в апреле 1949 года . После этого она сотрудничала с ними. В 1950 году Ханс Йенсен вместе с Геппертом Майером написал книгу под названием « Элементарная теория структуры ядерной оболочки» . [45] Гепперт Майер был избран членом Национальной академии наук США в 1956 году . [46] В 1963 году Гепперт Майер и Йенсен разделили половину Нобелевской премии по физике «за открытия, касающиеся структуры ядерной оболочки». [47] [48] [49] Другая половина Нобелевской премии по физике того же года была присуждена Юджину Вигнеру . Она была второй женщиной-лауреатом Нобелевской премии по физике после Марии Кюри [50] и последней на протяжении более полувека, пока Донна Стрикленд не была удостоена премии в 2018 году. [24]
В 1960 году Гепперт Майер был назначен профессором физики Калифорнийского университета в Сан-Диего . Хотя вскоре после прибытия туда она перенесла инсульт, она продолжала преподавать и проводить исследования в течение ряда лет. [51] [52] Она была избрана членом Американской академии искусств и наук , членом Американского философского общества , [53] и получила премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений [54] в 1965 году . [ 55] Гепперт Майер умерла в Сан-Диего, Калифорния , 20 февраля 1972 года, после того, как сердечный приступ , поразивший ее в прошлом году, привел ее в коматозное состояние . Она была похоронена в Мемориальном парке Эль-Камино в Сан-Диего. [41]
После ее смерти Американское физическое общество (APS) учредило премию Марии Гепперт Майер в честь молодых женщин-физиков в начале их карьеры. Открытый для всех женщин-физиков, имеющих докторскую степень, победительница получает деньги и возможность читать гостевые лекции о своих исследованиях в четырех крупных институтах. [56] В декабре 2018 года APS назвало Аргоннскую национальную лабораторию историческим местом APS в знак признания ее работы. [57] Аргоннская национальная лаборатория также чествует ее, ежегодно вручая награду выдающейся молодой женщине-ученому или инженеру, [58] а Калифорнийский университет в Сан-Диего проводит ежегодный симпозиум Марии Гепперт Майер, собирая женщин-исследователей для обсуждения текущих наука. [59] Кратер Гепперт-Майер на Венере , диаметр которого составляет около 35 км, также назван в честь Гепперт-Майера. [60] В 1996 году она была занесена в Национальный зал женской славы . [61] В 2011 году она была включена в третий выпуск коллекции почтовых марок США Американских учёных вместе с Мелвином Кэлвином , Асой Грей и Северо Очоа . [62] Ее статьи находятся в библиотеке Гейзеля Калифорнийского университета в Сан-Диего, [63] а физический факультет университета расположен в Майер-холле, названном в честь нее и ее мужа. [64]
