stringtranslate.com

Мария Гепперт Майер

Мария Гёпперт Майер ( нем. [maˈʁiːa ˈɡœpɐt ˈmaɪɐ] ⓘ ;урожденная Гёпперт; 28 июня 1906 — 20 февраля 1972) была немецко-американскимфизиком-теоретикомилауреатом Нобелевской премии по физикеза предложениеоболочечной моделиатомногоядра. Она была второй женщиной, получившей Нобелевскую премию по физике, первой былаМария Кюри. В 1986 годупремия Марии Гёпперт-Майердля начинающих женщин-физиков.

Выпускница Геттингенского университета , Гепперт Майер написала докторскую диссертацию по теории возможного двухфотонного поглощения атомами. В то время шансы экспериментальной проверки ее тезиса казались отдаленными, но развитие лазера в 1960-х годах позволило это сделать. Сегодня единица для сечения двухфотонного поглощения называется единицей Гепперта Майера (ГМ).

Мария Гепперт вышла замуж за химика Джозефа Эдварда Майера и переехала в Соединенные Штаты, где он был доцентом в Университете Джонса Хопкинса . Строгие правила против непотизма не позволили Университету Джонса Хопкинса взять ее в качестве преподавателя, но она получила работу ассистента и опубликовала знаменательную работу о двойном бета-распаде в 1935 году. В 1937 году она перешла в Колумбийский университет , где заняла неоплачиваемую должность. Во время Второй мировой войны она работала в Манхэттенском проекте в Колумбийском университете над разделением изотопов и с Эдвардом Теллером в Лос-Аламосской лаборатории над разработкой термоядерного оружия .

После войны Гепперт Майер стала добровольным доцентом физики в Чикагском университете (где работали ее муж и Теллер) и старшим физиком в управляемой университетом Аргоннской национальной лаборатории . Она разработала математическую модель структуры ядерных оболочек, за которую в 1963 году была удостоена Нобелевской премии по физике, которую она разделила с Дж. Хансом Д. Йенсеном и Юджином Вигнером . В 1960 году она была назначена полным профессором физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего .

Ранний период жизни

Мария Гепперт родилась 28 июня 1906 года в Каттовице (ныне Катовице , Польша), силезском городе в бывшем Королевстве Пруссия , она была единственным ребенком педиатра Фридриха Гепперта и его жены Марии, урожденной Вольф. [1] В 1910 году она переехала с семьей в Геттинген , когда ее отец, [2] профессор университета в шестом поколении, [3] был назначен профессором педиатрии в Геттингенском университете . [1] Гепперт была ближе к отцу, чем к матери. «Ну, мой отец был более интересным», — объясняла она позже. «Он был, в конце концов, ученым». [4]

Гепперт получила образование в Höhere Technische в Геттингене, школе для девочек из среднего класса, стремящихся к высшему образованию. [5] В 1921 году она поступила в Frauenstudium , частную среднюю школу, которой управляли суфражистки , целью которой была подготовка девочек к поступлению в университет. Она сдала abitur , вступительный экзамен в университет, в возрасте 17 лет, на год раньше, с тремя или четырьмя девочками из своей школы и тридцатью мальчиками. Все девочки сдали экзамен, но только один мальчик. [6]

Весной 1924 года Гепперт поступила в Гёттингенский университет, где изучала математику. [7] Она провела год в Кембриджском университете в Англии, прежде чем вернуться в Гёттинген. Предполагаемая нехватка женщин-преподавателей математики в школах для девочек привела к всплеску числа женщин, изучающих математику, в период высокой безработицы, и в Гёттингене даже была женщина-профессор математики, Эмми Нётер , но большинство из них были заинтересованы только в получении сертификатов на преподавание. [8]

Вместо этого Гепперт заинтересовалась физикой и решила получить степень доктора философии . В своей докторской диссертации 1930 года [9] [10] она разработала теорию возможного двухфотонного поглощения атомами. [7] Юджин Вигнер позже описал диссертацию как «шедевр ясности и конкретности». [11] В то время шансы экспериментальной проверки ее тезиса казались отдаленными, но разработка лазера позволила провести первую экспериментальную проверку в 1961 году, когда в кристалле, легированном европием , была обнаружена флуоресценция, возбуждаемая двумя фотонами . [12] В честь ее фундаментального вклада в эту область единица сечения двухфотонного поглощения названа «ГМ». Один ГМ равен 10−50 см4 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]

19 января 1930 года Гепперт вышла замуж за Джозефа Эдварда Майера , американского стипендиата Рокфеллера , который был одним из помощников Джеймса Франка. [15] [16] Они познакомились, когда Майер жил в семье 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]

Соединенные Штаты

Строгие правила против непотизма не позволили Университету Джонса Хопкинса нанять Гёпперт Майер в качестве преподавателя. [19] Эти правила, созданные во многих университетах для предотвращения покровительства, к тому времени утратили свою первоначальную цель и в основном использовались для предотвращения приема на работу женщин, состоящих в браке с преподавателями. [20] Ей дали работу ассистентом на кафедре физики, работая с немецкой корреспонденцией, за что она получала очень маленькую зарплату, место для работы и доступ к помещениям. Она преподавала несколько курсов, [15] [21] и опубликовала важную статью о двойном бета-распаде в 1935 году. [22]

Некоторые [школы] даже снизошли до того, чтобы дать ей работу, хотя они отказались платить ей, и темы были, как правило, «женскими», например, выяснить, что вызывает цвета… Чикагский университет наконец-то отнесся к ней достаточно серьезно, чтобы сделать ее профессором физики. Хотя у нее появился собственный кабинет, кафедра все еще не платила ей… Когда в 1963 году Шведская академия объявила, что она получила высшую награду своей профессии, газета Сан-Диего приветствовала ее большой день заголовком «Мать SD выигрывает Нобелевскую премию». [23] [24]

В Университете Джонса Хопкинса квантовая механика мало кого интересовала , но Гепперт Майер работала с Карлом Герцфельдом в этой области. Они сотрудничали над рядом статей, включая статью со студентом Герцфельда А. Л. Скларом о спектре бензола . [25] [26] Она также возвращалась в Гёттинген летом 1931, 1932 и 1933 годов, чтобы работать со своим бывшим экзаменатором Борном, написав с ним статью для Handbuch der Physik . Это закончилось, когда нацистская партия пришла к власти в 1933 году, и многие ученые, включая Борна и Франка, потеряли работу. Обеспокоенные антиеврейскими законами 1933 года , которые выгнали профессоров еврейского происхождения, Гепперт Майер, как и Герцфельд, стали участвовать в усилиях по оказанию помощи беженцам. [15] [21]

Джо Майер был уволен в 1937 году. Он приписал это ненависти к женщинам со стороны декана физических наук, которая, по его мнению, была спровоцирована присутствием Гепперта Майера в лаборатории. [27] Герцфельд согласился и добавил, что, поскольку Гепперт Майер, Франк и Герцфельд работали в Университете Джонса Хопкинса, некоторые считали, что там было слишком много немецких ученых. Были также жалобы от некоторых студентов, что лекции Майера по химии содержали слишком много современной физики. [28] Майер заняла должность в Колумбийском университете , где председатель физического факультета Джордж Б. Пеграм организовал для Гепперт Майер офис, но она не получала зарплату. Вскоре она подружилась с Гарольдом Юри и Энрико Ферми , которые прибыли в Колумбийский университет в 1939 году, [29] и все трое вместе со своими семьями жили в соседнем городе Леония, штат Нью-Джерси . [30] Ферми попросил ее исследовать валентную оболочку неоткрытых трансурановых элементов . Используя модель Томаса-Ферми , она предсказала, что они сформируют новую серию, похожую на редкоземельные элементы . Это оказалось верным. [29] В 1941 году она была избрана членом Американского физического общества . [31]

Проект Манхэттен

Портрет Гепперта Майера

В декабре 1941 года Гепперт Майер заняла свою первую оплачиваемую профессиональную должность, преподавая науку на полставки в колледже Сары Лоуренс . Весной 1942 года, когда Соединенные Штаты были втянуты во Вторую мировую войну , она присоединилась к Манхэттенскому проекту . Она приняла должность внештатного исследователя от Юри в лабораториях по замещающим сплавам (SAM) Колумбийского университета. Целью этого проекта было найти способ разделения расщепляющегося изотопа урана -235 в природном уране; она исследовала химические и термодинамические свойства гексафторида урана и исследовала возможность разделения изотопов с помощью фотохимических реакций. Этот метод оказался непрактичным в то время, но разработка лазеров позже открыла возможность разделения изотопов с помощью лазерного возбуждения . [32]

Благодаря своему другу Эдварду Теллеру , Гепперт Майер получила должность в Колумбийском университете в проекте «Непрозрачность», который исследовал свойства материи и излучения при экстремально высоких температурах с целью разработки «супер» бомбы Теллера , военной программы по разработке термоядерного оружия . [32] В феврале 1945 года Джо отправили на войну на Тихом океане , и Гепперт Майер решила оставить своих детей в Нью-Йорке и присоединиться к группе Теллера в Лос-Аламосской лаборатории . Джо вернулась с Тихого океана раньше, чем ожидалось, и они вместе вернулись в Нью-Йорк в июле 1945 года. [32] [33]

В феврале 1946 года Джо стал профессором химического факультета и нового Института ядерных исследований в Чикагском университете , а Гепперт Майер смогла стать добровольным доцентом физики в школе. Когда Теллер также приняла там должность, она смогла продолжить свою работу над Opacity вместе с ним. Когда 1 июля 1946 года была основана близлежащая Аргоннская национальная лаборатория , Гепперт Майер также предложили 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 для реактора с жидкометаллическим охлаждением с использованием метода Монте-Карло . [35] Находясь в Чикаго, Майер вывела уравнение Бигелейзена-Майера с Якобом Бигелейзеном . [36]

Модель ядерной оболочки

Мария Гепперт Майер идет на церемонию вручения Нобелевской премии вместе с королем Швеции Густавом VI Адольфом в 1963 году .

Во время работы 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 определенные числа нуклонов в атомном ядре приводят к особенно стабильным конфигурациям. Эти числа Юджин Вигнер назвал магическими числами : 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. В отчете, переданном Джо Майером, Мария Гепперт Майер достигла критического понимания во время разговора с Энрико Ферми.

Ферми и Мария разговаривали в ее офисе, когда Энрико вызвали из офиса, чтобы ответить на междугородный звонок. У двери он повернулся и задал свой вопрос о спин-орбитальной связи. Он вернулся менее чем через десять минут, и Мария начала «засыпать» его подробными объяснениями. Вы можете помнить, что Мария, когда была взволнована, имела стремительную устную речь, тогда как Энрико всегда хотел медленного подробного и методичного объяснения. Энрико улыбнулся и ушел: «Завтра, когда ты будешь менее взволнован, ты сможешь объяснить мне это». [39]

Она поняла, что ядро ​​представляет собой ряд замкнутых оболочек, а пары нейтронов и протонов имеют тенденцию соединяться вместе. [40] [41] Она описала эту идею следующим образом:

Представьте себе комнату, полную вальсирующих. Предположим, что они ходят по комнате по кругу, каждый круг заключен в другой. Затем представьте, что в каждом круге вы можете разместить вдвое больше танцоров, если одна пара будет ходить по часовой стрелке, а другая — против часовой стрелки. Затем добавьте еще одну вариацию; все танцоры кружатся, вращаясь, как волчки, когда они кружатся по комнате, каждая пара и кружится, и делает круг. Но только некоторые из тех, кто идет против часовой стрелки, кружатся против часовой стрелки. Другие кружатся по часовой стрелке, делая круг против часовой стрелки. То же самое относится и к тем, кто танцует по часовой стрелке: некоторые кружатся по часовой стрелке, другие — против часовой стрелки. [42]

Три немецких ученых, Отто Хаксель , Й. Ганс Д. Йенсен и Ганс Зюсс , также работали над решением той же проблемы и независимо друг от друга пришли к тому же выводу. Хотя их результаты были объявлены в выпуске Physical Review до Гепперта Майера в июне 1949 года, работа Гепперта Майера была получена для рецензии в феврале 1949 года, в то время как работа немецких авторов была получена позже, в апреле 1949 года. [43] [44] После этого она сотрудничала с ними. Ганс Йенсен стал соавтором книги с Геппертом Майером в 1950 году под названием Elementary Theory of Nuclear Shell Structure . [45] Гепперт Майер был избран в Национальную академию 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] Другую половину этого года Нобелевская премия по физике 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 получила премию в 2018 году. [24]

Смерть и наследие

В 1960 году Гепперт Майер была назначена профессором физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего . Хотя вскоре после прибытия 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 пластина» Американской академии достижений [54] в 1965 году. [55] Гепперт Майер умерла в Сан-Диего, Калифорния , 20 февраля 1972 года после сердечного приступа , который поразил ее годом ранее и оставил ее в коме . Она была похоронена в Мемориальном парке Эль Камино в Сан-Диего. [41]

После ее смерти Американское физическое общество (APS) учредило премию имени Марии Гёпперт-Майер в честь молодых женщин-физиков в начале их карьеры. Открытая для всех женщин-физиков, имеющих докторскую степень, победительница получает деньги и возможность прочитать гостевые лекции о своих исследованиях в четырех крупных учреждениях. [56] В декабре 2018 года APS назвало Аргоннскую национальную лабораторию историческим местом APS в знак признания ее работы. [57] Аргоннская национальная лаборатория также чтит ее, ежегодно вручая награду выдающейся молодой женщине-ученому или инженеру, [58] в то время как Калифорнийский университет в Сан-Диего проводит ежегодный симпозиум Марии Гёпперт-Майер, объединяющий женщин-исследователей для обсуждения современной науки. [59] Кратер Гёпперт-Майер на Венере , диаметр которого составляет около 35 км, также назван в честь Гёпперт-Майер. [60] В 1996 году она была включена в Национальный женский зал славы . [61] В 2011 году она была включена в третий выпуск коллекции почтовых марок США «Американские ученые» вместе с Мелвином Кэлвином , Асой Греем и Северо Очоа . [62] Ее документы находятся в библиотеке Гейзеля в Калифорнийском университете в Сан-Диего, [63] а физический факультет университета находится в зале Майера, который назван в честь нее и ее мужа. [64]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ab Ferry 2003, стр. 18.
  2. ^ Сакс 1979, стр. 311.
  3. ↑ Дэш 1973, стр. 236.
  4. ^ Сакс 1979, стр. 312.
  5. ↑ Ферри 2003, стр. 23.
  6. ↑ Дэш 1973, стр. 233–234.
  7. ^ ab Sachs 1979, стр. 313.
  8. ↑ Дэш 1973, стр. 250.
  9. ^ Гепперт-Майер М (1931). «Über Elementarakte mit zwei Quantensprüngen». Анналы физики . 9 (3): 273–295. Бибкод : 1931АнП...401..273Г. дои : 10.1002/andp.19314010303 .
  10. ^ Göppert-Mayer, M. (11 августа 2009 г.). «Элементарные процессы с двумя квантовыми переходами». Annalen der Physik . 18 (7–8): 466–479. Bibcode : 2009AnP...521..466G. doi : 10.1002/andp.200910358. S2CID  55669501.
  11. ^ Сакс 1979, стр. 314.
  12. ^ Kaiser, W.; Garrett, CGB (1961). "Двухфотонное возбуждение в CaF2 : Eu2 + ". Physical Review Letters . 7 (6): 229–232. Bibcode : 1961PhRvL...7..229K. doi : 10.1103/PhysRevLett.7.229.
  13. ^ "Измерения двухфотонного поглощения: установление эталонных стандартов". Австралийский национальный университет . 8 июня 2007 г. Архивировано из оригинала 14 сентября 2013 г. Получено 14 сентября 2013 г.
  14. ↑ Дэш 1973, стр. 264.
  15. ^ abcd Sachs 1979, стр. 311–312.
  16. ^ "Maria Goeppert-Mayer". EpiGeneSys. Архивировано из оригинала 17 января 2015 г. Получено 22 сентября 2014 г.
  17. ↑ Дэш 1973, стр. 258–259.
  18. ↑ Дэш 1973, стр. 265.
  19. ^ Вигнер, Юджин П. (май 1972 г.). «Мария Гёпперт Майер». Physics Today . 25 (5): 77–79. Bibcode : 1972PhT....25e..77W. doi : 10.1063/1.3070875 .
  20. ↑ Саймон, Кларк и Тиффт 1966, стр. 344.
  21. ^ ab Ferry 2003, стр. 40–45.
  22. ^ Сакс 1979, стр. 315.
  23. ↑ Кин 2010, стр. 27–28, 31.
  24. ^ ab Hamblin, Abby (2 октября 2018 г.). «Последнюю женщину, получившую Нобелевскую премию по физике, в новостях называли «матерью из Сан-Диего». San Diego Tribune . Получено 16 октября 2018 г.
  25. ^ «Профиль исследований – Мария Гепперт Майер». Встречи лауреатов Нобелевской премии в Линдау. 10 июня 2015 г. Получено 12 августа 2018 г.
  26. ^ Гепперт-Майер, М.; Склар, АЛ (1938). «Расчеты нижних возбужденных уровней бензола». Журнал химической физики . 6 (10): 645–652. Bibcode : 1938JChPh...6..645G. doi : 10.1063/1.1750138. ISSN  0021-9606.
  27. ↑ Дэш 1973, стр. 283.
  28. ↑ Дэш 1973, стр. 284.
  29. ^ ab Sachs 1979, стр. 317.
  30. ^ Макгрейн, Шарон Берч (1998). Женщины-лауреаты Нобелевской премии в науке: их жизнь, борьба и важные открытия (второе издание). Вашингтон, округ Колумбия: Joseph Henry Press. С. 190–193.Отрывок также можно рассматривать как приложение к отчету Совету по историческим ресурсам города Сан-Диего от 18 августа 2016 г.
  31. ^ "Архив членов APS".
  32. ^ abc Sachs 1979, стр. 318.
  33. ↑ Дэш 1973, стр. 296–299.
  34. ^ Шибингер 1999, стр. 59.
  35. ↑ Сакс 1979, стр. 319–320.
  36. ^ Bigeleisen, J. ; Mayer, MG (1947). «Расчет констант равновесия для реакций изотопного обмена». Журнал химической физики . 15 (5): 261–267. Bibcode :1947JChPh..15..261B. doi :10.1063/1.1746492. hdl : 2027/mdp.39015074123996 .
  37. ^ Гепперт-Майер, Мария (апрель 1950 г.). «Ядерные конфигурации в модели спин-орбитальной связи. I. Эмпирические доказательства». Physical Review . 78 (1): 16–21. Bibcode :1950PhRv...78...16M. doi :10.1103/PhysRev.78.16.
  38. ^ Гепперт-Майер, Мария (апрель 1950 г.). «Ядерные конфигурации в модели спин-орбитальной связи. II. Теоретические соображения». Physical Review . 78 (1): 22–23. Bibcode :1950PhRv...78...22M. doi :10.1103/PhysRev.78.22.
  39. ^ Сакс 1979, стр. 322.
  40. ↑ Сакс 1979, стр. 320–321.
  41. ^ ab "Maria Goeppert-Mayer". Soylent Communications . Получено 14 сентября 2013 г.
  42. ↑ Дэш 1973, стр. 316.
  43. ^ Хаксель, Отто ; Йенсен, Дж. Ганс Д .; Зюсс, Ганс (июнь 1949 г.). «О «магических числах» в структуре ядра». Physical Review . 75 (11): 1766. Bibcode : 1949PhRv...75R1766H. doi : 10.1103/PhysRev.75.1766.2.
  44. ^ Гепперт-Майер, Мария (июнь 1949 г.). «О замкнутых оболочках в ядрах. II». Physical Review . 75 (12): 1969–1970. Bibcode :1949PhRv...75.1969M. doi :10.1103/PhysRev.75.1969.
  45. ^ Сакс 1979, стр. 323.
  46. ^ "Мария Гепперт Майер". www.nasonline.org . Получено 13 октября 2022 г. .
  47. ^ "Мария Гепперт Майер – факты". Нобелевская премия по физике 1963 года . Nobel Prize Outreach . Получено 9 июля 2013 года .
  48. ^ "Нобелевская премия по физике 1963 года". Nobel Prize Outreach . Получено 28 августа 2023 г.
  49. ^ Учебник по ядерной физике на YouTube
  50. ↑ Ферри 2003, стр. 87.
  51. ↑ Сакс 1979, стр. 322–323.
  52. ↑ Ферри 2003, стр. 84–86.
  53. ^ "История члена APS". search.amphilsoc.org . Получено 13 октября 2022 г. .
  54. ^ "Лауреаты Золотой пластины Американской академии достижений". www.achievement.org . Американская академия достижений .
  55. ^ "Book of Members, 1780–2010: Chapter M" (PDF) . Американская академия искусств и наук . Получено 22 июля 2014 г. .
  56. ^ "Премия Марии Гёпперт Майер". Американское физическое общество . Получено 14 сентября 2013 г.
  57. ^ "Аргоннская национальная лаборатория названа историческим объектом APS". www.aps.org . Получено 15 декабря 2018 г. .
  58. ^ "Мария Гепперт Майер — образец для подражания для женщин-ученых". Аргоннская национальная лаборатория . Получено 14 сентября 2013 г.
  59. ^ "Цветы традиции: междисциплинарный симпозиум имени Марии Гёпперт Майер в SDSC". Суперкомпьютерный центр Сан-Диего . Получено 14 сентября 2013 г.
  60. ^ "Космические изображения: Венера – стереопара изображений кратера Гепперт-Майер". Лаборатория реактивного движения . Получено 14 сентября 2013 г.
  61. ^ Национальный женский зал славы, Мария Гепперт Майер
  62. ^ "Американские ученые". Почтовая служба США . Архивировано из оригинала 4 апреля 2016 года . Получено 15 октября 2013 года .
  63. ^ "Register of Maria Goeppert Mayer Papers". Калифорнийский университет, Сан-Диего . Архивировано из оригинала 3 сентября 2013 г. Получено 14 сентября 2013 г.
  64. ^ "Mayer Hall". Система информации об объектах . Калифорнийский университет в Сан-Диего. 7 января 2016 г. Получено 8 февраля 2015 г.

Ссылки

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Мария Гёпперт Майер .