Кіріспе

Неміс-американдық теориялық физик (1906–1972)

Мария Гёпперт Майер (28 маусым 1906 – 20 ақпан 1972) – неміс текті американдық теориялық физик, физика саласындағы Нобель сыйлығының лауреаты. Ол физикадан Нобель сыйлығын алған екінші әйел, алғашқысы Мари Кюри болды. 1986 жылы оның құрметіне жас әйел физиктерге берілетін Мария Гёпперт Майер сыйлығы тағайындалды. Геттинген университетінің түлегі Гёпперт Майер атомдардың екі фотонды сіңіру теориясы туралы докторлық диссертация қорғады. Ол кезде оның диссертациясын тәжірибе жүзінде тексеру мүмкіндігі шалқақтап көрінді, бірақ 1960-шы жылдары лазердің дамуы осыған жол ашты. Бүгінде екі фотонды сіңіру қимасының өлшем бірлігі Гёпперт Майер (GM) бірлігі деп аталады. Мария Гёпперт химик Джозеф Эдвард Майерге үйленді және АҚШ-қа көшті, онда ол Джонс Хопкинс университетінде доцент болып жұмыс істеді. Непотизмге қарсы қатаң ережелер Джонс Хопкинс университетінің оны профессорлық-оқытушылық құрамға қабылдауына кедергі келтірді, бірақ оған көмекші қызмет берілді және 1935 жылы қос бета ыдырауы туралы маңызды мақала жариялады. 1937 жылы ол Колумбия университетіне ақысыз лауазымға орналасты. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде ол Колумбиядағы Манхэттен жобасында изотоптарды бөлу және Лос-Аламос зертханасында Эдвард Теллермен бірге термоядролық қаруды жасау жұмыстарына қатысты. Соғыстан кейін Гёпперт Майер Чикаго университетінде (оның күйеуі мен Теллер жұмыс істеген жерде) физика пәнінен ерікті доцент және университет басқаратын Аргонн ұлттық зертханасының аға ғылыми қызметкері болды. Ол ядролық қабықтардың құрылымына арналған математикалық модельді жасады, осы еңбегі үшін 1963 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды, оны Дж. Ханс Д. Дженсен және Юджин Вигнермен бөлісті. 1960 жылы Сан-Диегодағы Калифорния университетінде физика профессоры болып тағайындалды.

Ерте өмір

Мария Гёпперт 1906 жылғы 28 маусымда Катовицте (қазіргі Катовице, Польша) дүниеге келді, бұл бұрынғы Пруссия Корольдығындағы Силезия қаласы. Ол педиатр Фридрих Гёпперт пен оның әйелі Мария Вольфтың жалғыз баласы болды. 1910 жылы әкесі, университет профессорының алтыншы буыны, Геттинген университетінде педиатрия профессоры болып тағайындалғанда, ол отбасымен Геттингенге көшті. Гёпперт анасынан гөрі әкесіне жақын болды. "Шындығында, әкем қызықтырақ еді", - деп түсіндірді ол кейінірек. "Ол, әрине, ғалым еді". Гёпперт Геттингендегі Höhere Technische мектебінде білім алды, бұл жоғары білім алуға ұмтылған орта таптың қыздарына арналған мектеп болды. 1921 жылы ол суфражисткалар басқаратын, қыздарды университетке дайындауды мақсат еткен жеке орта мектеп – Frauenstudium-ға түсті. Ол 17 жасында, бір жыл бұрын, мектептегі үш-төрт қыз бен отыз жігітпен бірге университетке түсу емтиханын тапсырды. Барлық қыздар тапсырды, бірақ тек бір жігіт қана өтті. 1924 жылдың көктемінде Гёпперт Геттинген университетінің математика факультетіне оқуға түсті. Ол Геттингенге оралғанға дейін бір жыл Англияның Кембридж университетінде оқыды. Қыздар мектептерінде математика пәнінің мұғалімдерінің жетіспеушілігінен математиканы оқыған әйелдердің саны артып, жоғары жұмыссыздық кезінде тіпті Геттингенде Эмми Нётер сияқты математика профессоры да болды, бірақ көптеген қыздар оқытушылық куәлігіне ие болуға ғана қызығушылық танытты. Гёпперт физикаға қызығушылық танытып, докторлық диссертациясын қорғауды жөн көрді. 1930 жылғы докторлық диссертациясында ол атомдардың екі фотонды сіңіру теориясын жасады. Юджин Вигнер кейінірек бұл диссертацияны "ашықтық пен нақтылықтың шедеврi" деп сипаттады. Ол кезде диссертациясын тәжірибе жүзінде тексеру мүмкін емес көрінді, бірақ лазердің дамуы 1961 жылы алғашқы тәжірибелік тексеруге мүмкіндік берді, онда еуропиймен қоспаланған кристалда екі фотонды қоздырылған флуоресценция байқалды. Осы салаға оның қосқан үлесін құрметтеу үшін екі фотонды сіңіру қимасының бірлігі "GM" деп аталады. Бір GM – 10−50 см4 с фотоны−1. Оның емтихан комиссиясында үш Нобель сыйлығының иегері болды: Макс Борн, Джеймс Франк және Адольф Отто Рейнхольд Виндаус (1954, 1925 және 1928 жылдары). Макс Борнмен бірге кристалдардың тор динамикасы туралы маңызды еңбектер жазды. 1930 жылғы 19 қаңтарда Гёпперт Джозеф Эдвард Майерге үйленді, ол Джеймс Франктің ассистенті болған американдық Рокфеллер стипендиаты еді. Екеуі Гёпперт отбасында Майер тұрғанда танысқан. Жұбайлар Майердің туған елі – АҚШ-қа көшті, онда ол Джонс Хопкинс университетінде химия профессоры болып жұмысқа орналасты. Олардың екі баласы болды: Мария Энн (кейін Донат Вентцельге үйленді) және Питер Конрад.

Америка Құрама Штаттары

Непотизмге қарсы қатаң ережелер Джонс Хопкинс университетінің Гёпперт Майерді профессорлық-оқытушылық құрамға қабылдауына кедергі келтірді. Көптеген университеттерде қамқорлыққа жол бермеу үшін жасалған бұл ережелер уақыт өте келе бастапқы мағынасын жоғалтып, негізінен факультет мүшелеріне үйленген әйелдерді жұмысқа алуға тыйым салу үшін қолданылатын. Ол физика бөлімінде ассистент болып жұмыс істеді, неміс тіліндегі хаттармен айналысты, оған өте шамалы жалақы, жұмыс орны және ғимараттарға қол жеткізу мүмкіндігі берілді. Ол бірнеше курстар оқыды және 1935 жылы қос бета-ыдырау туралы маңызды мақала жариялады. Джонс Хопкинс университетінде кванттық механикаға қызығушылық аз болғанмен, Гёпперт Майер Карл Герцфельдпен осы салада жұмыс істеді. Олар бірнеше мақала жазды, соның ішінде Герцфельдтің шәкірті А. Л. Склармен бірлесіп бензол спектрі туралы зерттеме жасады. Ол 1931, 1932 және 1933 жылдары жазда Геттингенге оралып, бұрынғы емтиханшысы Борнмен жұмыс істеді және онымен бірге «Handbuch der Physik» кітабына мақала жазды. Бұл 1933 жылы нацистік партия билікке келген кезде аяқталды, соның салдарынан Борн мен Франк сияқты көптеген ғалымдар жұмыстарын жоғалтты. 1933 жылғы яһудилерге қарсы заңдар, яһуди тегінен шыққан профессорларды жұмыстан шығарып жібергендіктен, Гёпперт Майер де, Герцфельд те босқындарға көмек көрсету шараларына қатысты. Джо Майер 1937 жылы жұмыстан босатылды. Ол мұны физика ғылымдары деканының әйелдерге деген жек көрушілігіне байланысты деп есептеді, оның ойынша, бұл Гёпперт Майердің лабораторияда болуынан туындаған. Герцфельд онымен келісіп, Гёпперт Майер, Франк және Герцфельдтің Джонс Хопкинсте болуына байланысты кейбіреулер онда тым көп неміс ғалымы бар деп ойлады деді. Сондай-ақ, кейбір студенттер Майердің химия лекцияларында тым көп заманауи физика бар екеніне шағымданып айтты. Майер Колумбия университетінде қызметке орналасты, онда физика кафедрасының меңгерушісі Джордж Б. Пеграм Гёпперт Майерге кеңсе берді, бірақ ол жалақы алмады. Бірақ ол 1939 жылы Колумбияға келген Гарольд Юри және Энрико Фермимен жақын дос болып кетті, олар үш отбасы Нью-Джерси штатындағы Леония қаласына жақын жерде тұрды. Ферми одан әлі ашылмаған трансуран элементтерінің валентті қабығын зерттеуді сұрады. Томас-Ферми моделін пайдалана отырып, ол олардың сирек кездесетін элементтерге ұқсас жаңа қатар құрайтынын болжады. Бұл болжам расталды. 1941 жылы ол Америка физика қоғамының мүшесі болып сайланды.

Манхэттен жобасы

1941 жылдың желтоқсанында Гёпперт Майер өзінің алғашқы төленген кәсіби қызметін бастады, Сара Лоуренс колледжінде жартылай уақыт ғылым пәнін оқытты. 1942 жылдың көктемінде, АҚШ Екінші дүниежүзілік соғысқа белсенді түрде қатысқан кезде, ол Манхэттен жобасына қосылды. Ол Колумбия университетінің алмастырылатын қоспа материалдары (SAM) зертханасында Урейден жартылай уақыт зерттеуші болып жұмыс істеу ұсынысын қабылдады. Бұл жобаның мақсаты табиғи ураннан fissile 235 уран изотопын бөлудің жолын табу болды; ол уран гексафторидінің химиялық және термодинамикалық қасиеттерін зерттеді және фотохимиялық реакциялар арқылы изотоптарды бөлу мүмкіндігін қарастырды. Бұл әдіс сол кезде тиімсіз болып шықты, бірақ лазерлердің дамуы кейіннен лазерлік стимуляция арқылы изотоптарды бөлу мүмкіндігін ашты. Досы Эдвард Теллердің арқасында Гёпперт Майер Колумбияда Opacity жобасында қызметке тағайындалды, ол Теллердің "Супер" бомбасын – термоядролық қаруды әзірлеуге бағытталған соғыс бағдарламасын дамыту мақсатында, өте жоғары температурадағы материя мен сәулеленудің қасиеттерін зерттеді. 1945 жылдың ақпан айында Джо Тынық мұхитындағы соғысқа жіберілді, ал Гёпперт Майер балаларын Нью-Йоркте қалдырып, Лос-Аламос зертханасындағы Теллердің тобына қосылуға шешім қабылдады. Джо Тынық мұхитынан күткеннен бұрын оралды, және олар 1945 жылдың шілдесінде бірге Нью-Йоркке қайтты. 1946 жылдың ақпан айында Джо Чикаго университетінің химия факультетінде және Ядролық зерттеулер институтында профессор болды, ал Гёпперт Майер осы оқу орнында физика бойынша ерікті доцент болып жұмыс істеуге мүмкіндік алды. Теллер де сол жерде қызметке орналасқаннан кейін, ол онымен Opacity жобасы бойынша жұмысын жалғастыра алды. 1946 жылдың 1 шілдесінде Аргонн ұлттық зертханасы құрылғанда, Гёпперт Майерге теориялық физика бөлімінде аға физик ретінде жартылай штат бойынша жұмыс істеу ұсынылды. Ол: "Мен ядролық физикадан ештеңе білмеймін", – деп жауап берді. Ол Абердин сынақ алаңының ENIAC компьютерін Монте-Карло әдісін қолдана отырып, сұйық металмен салқындатылатын реактордың сындық мәселелерін шешу үшін бағдарламалады. Чикагода Майер Джейкоб Биглейзенмен бірлесіп Биглейзен-Майер теңдеуін туындырды.

Ядролық қабық моделі

1940-жылдардың аяғында Чикаго және Аргонн ұлттық зертханасында жұмыс істеген кезінде Гёпперт Майер ядролық қабықтардың құрылысына арналған математикалық модельді жасады, оны 1950 жылы жариялады. Оның моделі атом ядросындағы нуклондардың белгілі бір санының ерекше тұрақты конфигурацияларға қалай әкелетінін түсіндірді. Бұл сандар Эуджин Вигнер «сиыр сандары» деп атаған: 2, 8, 20, 28, 50, 82 және 126. Джо Майердің айтуынша, Мария Гёпперт Майер Энрико Фермимен сөйлескен кезде маңызды түсінікке келді. Ол ядроның жабық қабықтардан тұратынын және нейтрондар мен протондардың жұптары бірігіп тұратынын түсінді. Кейін ол олармен бірлесіп жұмыс істеді. Ханс Йенсен 1950 жылы Гёпперт Майермен бірлесіп «Ядролық қабық құрылымының элементар теориясы» атты кітап жазды. Гёпперт Майер 1956 жылы АҚШ Ұлттық ғылым академиясының мүшесі болып сайланды. 1963 жылы Гёпперт Майер мен Йенсен «ядролық қабық құрылысына қатысты жаңалықтары үшін» физика саласындағы Нобель сыйлығының жартысын бөлісті. Сол жылғы Нобель сыйлығының екінші жартысы Эуджин Вигнерге берілді. Ол Мари Кюриден кейін физика саласындағы Нобель сыйлығын алған екінші әйел болды және жарты ғасырдан астам уақыт бойы соңғысы болып қалды, 2018 жылы Донна Стрикленд сыйлыққа ие болды. Ол 1965 жылы Америка жетістіктері академиясының Алтын тақтасымен марапатталды. Гёпперт Майер 1972 жылдың 20 ақпанында Калифорния штатының Сан-Диего қаласында жүрек талмасынан қайтыс болды, өткен жылы болған жүрек талмасы оны комаға түсірген. Ол Сан-Диегодағы Эль-Камино мемориалдық паркіне жерленді. Оның қайтысынан кейін Америка физика қоғамы (APS) жас әйел физиктерін марапаттау үшін Мария Гёпперт Майер сыйлығын құрды. Физика ғылымдарының докторлық дәрежесі бар барлық әйел ғалымдар қатыса алатын бұл сыйлықтың жеңімпазы ақшалай сыйлық және төрт ірі институттағы зерттеулері туралы лекция оқу мүмкіндігіне ие болады. 2018 жылдың желтоқсанында APS Аргонн ұлттық зертханасын APS тарихи орны деп жариялады. Аргонн ұлттық зертханасы оны жыл сайын үздік жас ғалым немесе инженерді марапаттау арқылы құрметтейді, ал Калифорния университеті, Сан-Диего жыл сайын Мария Гёпперт Майер симпозиумын өткізеді, онда қазіргі ғылымды талқылау үшін әйел зерттеушілер жиналады. Венерадағы диаметрі шамамен 35 км болатын Гёпперт Майер кратері де оның құрметіне аталған. 1996 жылы ол Ұлттық әйелдер даңқы залына енгізілді. 2011 жылы ол Мелвин Кальвин, Аса Грей және Северо Очоамен бірге АҚШ пошта маркаларының үшінші жинағына енді. Оның құжаттары Калифорния университеті, Сан-Диегодағы Гейзель кітапханасында сақталады, ал университеттің физика факультеті оның және оның күйеуінің құрметіне аталған Майер Холл ғимаратында орналасқан.