María Goeppert-Mayer


María Goeppert-Mayer

María Goeppert nació en 1906, en Kattowiz, Alta Silesia (Polonia). Fue la única hija del matrimonio formado por Friedrich Goeppert, profesor universitario de pediatría y María née Wolff. A los cuatro años se trasladó a Göttingen al conseguir su padre una plaza de catedrático en la Universidad.

Descendiente de una familia dedicada a las ciencias con varios profesores universitarios, Friedrich animó desde el principio a su hija para que estudiara algo más que las materias que impartían las mujeres en aquellos tiempos. Los Goeppert vivían en Göttingen en un ambiente universitario. Muchos de sus vecinos eran profesores en la Universidad y esta familiaridad con el mundo científico que rodeaba a María la animó a cumplir los deseos de su padre.

Posiblemente influenciada por su vecino y amigo de la familia David Hilbert, y posteriormente por la llegada de Max Born cuando tenia solo 15 años, María Goeppert-Mayer empezó a interesarse por las matemáticas y la física. Decide entrar en la universidad y comienza a prepararse en una escuela para mujeres dirigida por los movimientos sufragistas, la Frauenstudium. Antes de que terminase los cursos preparatorios, la escuela tiene que cerrar, pero María se presenta por libre a los exámenes de acceso consiguiendo plaza como estudiante de ciencias exactas en 1924.

Una vez en la universidad, Born, con el que ya había consolidado una buena amistad, la invita a asistir a un seminario de física. En aquel momento la Universidad de Göttingen, con Born como máximo exponente, había logrado reunir un grupo de científicos entre los que se encontraban  Arthur Compton, Paul Dirac, Enrico Fermi, Werner Heisenberg, John von Neumann, J. Robert Oppenheimer o Wolfgang Pauli entre otros. La Universidad era puntera en el nuevo y floreciente campo de la mecánica cuántica y María Goeppert-Mayer se dejó seducir por el.

Terminados sus estudios, como era lógico, empezó a trabajar con Born en su tesis. El tema fue el proceso de fotones doble. Gracias a su profunda formación matemática, María Goeppert-Mayer podía comprender el intrincado mundo de la mecánica cuántica a la perfección. Para su tesis calculó teóricamente la probabilidad de que un electrón que se encuentra orbitando el núcleo de un átomo emitiera dos fotones de luz en el momento de pasar a una órbita más cercana al núcleo. Los complicados y detallados cálculos que realizó para presentar la tesis en en 1930 pudieron confirmarse de forma experimental en 1961, tras la invención del rayo láser.

Desgraciadamente su padre había fallecido unos años antes y no pudo ver a su hija doctorarse. La muerte de Friedrich supuso un golpe para la familia Goeppert que para no perder la casa y que María pudiera seguir asistiendo a la Universidad, tuvo que alquilar habitaciones a estudiantes. Uno de los inquilinos de la familia fue el americano Joseph Edward Mayer. Había acudido a Göttingen para trabajar como becario en la Rockefeller Foundation junto a James Franck. La pareja se casó poco antes de que la ya María Goeppert-Mayer defendiera su tesis y al poco tiempo se trasladó a Baltimore, Maryland, para que Joseph ocupara una plaza como profesor en el Departamento de Química de la Universidad Johns Hopkins.

María Goeppert-Mayer llega a América en plena depresión y bajo un fuerte control anti-nepotismo en las universidades, por lo que le es imposible incorporarse a la vida académica hasta que gracias a su currículo y a las amistades hechas en Göttingen, los miembros del Departamento de Física consiguen ofrecerle un contrato como profesor agregado. Este puesto era muy modesto pero de esta forma obtenía un lugar donde trabajar y le abría las puertas a las instalaciones del departamento.

Aunque en esa época la Física experimental era mucho más importante que la teórica, varios científicos dirigidos por Karl Herzfeld comenzaban a potenciar el estudio de lo que terminaría llamándose Física Química. Joseph y Herzfeld, con el que el matrimonio Mayer entablo una duradera amistad, animaron a María a profundizar en este campo pero ella decidió diversificarse. Aunque era la persona más cualificada en mecánica cuántica, estrechamente ligada a este nuevo área, ella también trabajo con otros científicos de la Universidad ampliando sus conocimientos. Durante esta primera etapa en América, no perdió contacto con Born y la gente de Göttingen, realizando varios trabajos hasta que Hitler subió al poder y Born y otros tuvieron que emigrar por ser de origen judío.

Mientras su estancia en Baltimore, María Goeppert-Mayer tiene dos hijos, pero la maternidad no interrumpe su labor académica y publica uno trabajo de física nuclear sobre la desintegración beta doble, muy importante para los posteriores estudios sobre neutrinos. Además escribe junto a su marido un libro sobre Mecánica Estadística comúnmente llamado Mayer y Mayer.

En 1939 Joseph recibe una oferta en la Universidad de Columbia. La pareja se traslada nuevamente aunque María vuelve a verse perjudicada por las leyes anti-nepotismo. La falta de un empleo en la Universidad no impide que el director del departamento de ciencias le abra las puertas para que pueda trabajar junto a Enrico Fermi.

En este período de la vida de María Goeppert-Mayer destacan los estudios sobre atómica y nuclear. Dio clases en el Sarah Lawrence College, trabajó en el proyecto SAM (Substitute Alloy Materials) con Harold Urey sobre los átomos de U-235 y en el Proyecto Opacidad con Edward Teller sobre la materia a muy altas temperaturas. Estos trabajos la llevaron a colaborar en el Proyecto Manhattan.

Después de la guerra vuelven a mudarse, esta vez a Chicago, y otra vez María Goeppert-Mayer se queda solo con un puesto de profesora voluntaria. Por contra acepta una plaza en el Argonne National Laboratory, heredero del Metallurgical Laboratory (Met Lab) del Proyecto Manhattan.

En ese momento muchos de los científicos más importantes de las ramas teóricas se encontraban en Chicago. Era el caldo de cultivo perfecto para que la diversificación que había mantenido María a lo largo de su carrera diera frutos. Por sugerencia de Teller comenzó a estudiar la estructura de los átomos y la organización de los neutrones y los protones. Constató la importancia de los “números mágicos” para la estabilidad de los átomos y aplicó la Ecuación de Schrödinger y el principio de exclusión de Pauli para crear un modelo atómico que no terminaba de encajar. Al mantener una conversación con Fermi sobre el acoplamiento spin-orbita, su preparación en mecánica cuántica le permite completar el puzzle en su cabeza. Mientras se prepara para publicar su teoría en el Physical Review junto con otros artículos relacionados es sorprendida por una teoría casi idéntica a la suya firmada por científicos de Heidelberg.

Uno de los autores del artículo era J. Hans D. Jensen al que María Goeppert-Mayer no conocía en ese momento pero al que visitó en su siguiente viaje a Alemania. Ese sería el inicio de una gran amistad y un mejor equipo de trabajo que les llevaría a la publicación en 1955 del libro  “Elementary Theory of Nuclear Shell Structure” en el que definían el modelo de capas para la estructura de los átomos. Este trabajo les valió a los dos el Premio Nobel de Ciencias en 1963. María Goeppert-Mayer es la única mujer junto a Marie Curie en lograr dicho galardón hasta la fecha.

Ejemplo de un esquema del modelo de capas

En la década de los cincuenta, coincidiendo con la muerte de Fermi, la comunidad científica de Chicago se va disolviendo. En 1960 recive una oferta en la cátedra de Física en la Universidad de California en San Diego. Esta vez no encuentran obstáculo en las leyes anti-nepotismo y la familia se vuelve a trasladar por última vez. Poco después sufre un derrame cerebral, que aunque no le impide seguir impartiendo clase y participando en varios proyectos sobre el modelo de capas, merma su salud hasta que fallece en 1972.

 

Referencias:

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