Tego dnia 1972 zmarła Maria Goeppert-Mayer, pionierka fizyki jądrowej, jedna z pięciu laureatek Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki
Maria Gertrud Goeppert-Mayer była wybitną amerykańską fizykiem teoretykiem, która na trwałe zapisała się na kartach historii nauki. Jej osiągnięcia w dziedzinie fizyki jądrowej zostały uhonorowane prestiżową Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 1963 roku. To zaszczytne wyróżnienie otrzymała równocześnie z Eugene’em Wignerem i Hansem Jensenem za odkrycia dotyczące struktury powłoki jądra atomowego. W ten sposób Goeppert-Mayer stała się drugą kobietą, która zdobyła Nobla w tej dziedzinie – pierwszą była Maria Skłodowska-Curie, nagrodzona w 1903 roku.
Od Katowic do Getyngi
Maria przyszła na świat w Katowicach, położonych na Górnym Śląsku, jako jedyne dziecko Friedricha Göpperta i Marii Wolff. Jej ojciec, lekarz i profesor pediatrii, był osobą o postępowych poglądach, co w tamtych czasach było wyjątkowo rzadkie. Uważał, że zarówno chłopcy, jak i dziewczęta powinni mieć równe szanse w dostępie do edukacji, dlatego od najmłodszych lat zachęcał córkę do rozwijania swoich zainteresowań i maksymalnego wykorzystania możliwości, jakie dawała nauka.
Rodzina przeniosła się do Getyngi w 1910 roku, kiedy ojciec Marii przyjął propozycję pracy na tamtejszym uniwersytecie. W tym akademickim mieście Maria miała okazję dorastać w intelektualnej atmosferze, otoczona przez wybitnych naukowców, którzy później zostali laureatami Nagrody Nobla, takich jak Enrico Fermi, Werner Heisenberg, Paul Dirac i Wolfgang Pauli. Co więcej, ich najbliższym sąsiadem był wybitny matematyk David Hilbert, co dodatkowo sprzyjało intelektualnym inspiracjom młodej uczonej.
Pierwsze kroki w nauce – matematyka czy fizyka?
Maria odebrała staranne wykształcenie w prywatnych i publicznych szkołach w Getyndze. Wkrótce rozpoczęła naukę w specjalnym programie edukacyjnym dla dziewcząt, zwanym Frauenstudium, prowadzonym przez sufrażystki.
Program miał na celu przygotowanie młodych kobiet do zdania matury, co w ówczesnych Niemczech było rzadkością w przypadku kobiet. Niestety, z powodu hiperinflacji w Republice Weimarskiej w latach dwudziestych szkoła została zamknięta, lecz zaangażowani nauczyciele kontynuowali edukację swoich uczennic prywatnie.
W 1924 roku Maria zdała egzamin wstępny na uniwersytet z zamiarem studiowania matematyki. Jednak los popchnął ją w inną stronę – udział w seminarium prowadzonym przez wybitnego fizyka Maxa Borna zainspirował ją do zmiany kierunku studiów. Wśród jej nauczycieli znalazło się aż trzech przyszłych noblistów: wspomniany Born, a także James Franck i Adolf Windaus.
Miłość, doktorat i emigracja do USA
Po roku spędzonym w Cambridge w Anglii, gdzie uczyła się języka angielskiego w Ginton College i poznała legendarnego Ernesta Rutherforda, Maria wróciła do Niemiec, by kontynuować studia. W 1930 roku uzyskała doktorat za pracę poświęconą zjawisku dwufotonekscytacji – tematowi, który wyprzedzał swoje czasy i został w pełni doceniony dopiero dekady później.
W tym samym roku wyszła za mąż za Josepha Edwarda Mayera (1904–1983), amerykańskiego fizykochemika i asystenta Jamesa Francka. Niedługo po ślubie para przeniosła się do Stanów Zjednoczonych, rodzinnego kraju Mayera.
Trudności i sukcesy w Stanach Zjednoczonych
Choć Maria Goeppert-Mayer miała na koncie imponujące osiągnięcia, napotkała poważne trudności związane z polityką antynepotyzmu obowiązującą na wielu amerykańskich uczelniach. Instytucje niechętnie zatrudniały żony profesorów, uznając to za potencjalny konflikt interesów. W efekcie Maria przez wiele lat pracowała jako nieopłacana asystentka na uczelniach, gdzie wykładał jej mąż.
Najpierw była to Johns Hopkins University w Baltimore w latach 1931–1939, później Uniwersytet Columbia (1940–1946), a wreszcie Uniwersytet w Chicago. Pomimo braku formalnego zatrudnienia, prowadziła intensywne badania naukowe i opublikowała wiele prac naukowych, co świadczyło o jej determinacji i pasji do nauki. W tym czasie Maria i Joseph doczekali się dwojga dzieci – w 1933 roku urodziła się córka Maria-Ann, a w 1938 roku syn Peter Conrad.
Maria Goeppert-Mayer – wkład w naukę i współpraca z wybitnymi uczonymi
Mimo braku oficjalnego stanowiska, Maria Goeppert-Mayer nie zaprzestała badań. Współpracowała z wybitnym fizykiem Karlem Herzfeldem, z którym – wraz z mężem – napisała kilka ważnych artykułów naukowych dotyczących transferu energii w ciałach stałych.
Podczas pracy na Uniwersytecie Columbia nawiązała kontakty z wieloma cenionymi naukowcami, w tym z chemikiem Haroldem Ureyem, specjalistą od chemii jądrowej Willardem Libbym i legendarnym fizykiem Enrico Fermim. W czasie II wojny światowej Maria zaangażowała się również w Projekt Manhattan, gdzie współpracowała z Edwardem Tellerem, wybitnym węgierskim fizykiem, który odegrał kluczową rolę w opracowaniu bomby wodorowej.
Maria Goeppert-Mayer i Projekt Manhattan
W grudniu 1941 roku Maria Goeppert Mayer podjęła swoją pierwszą płatną pracę zawodową. Rozpoczęła wtedy działalność dydaktyczną jako nauczycielka przedmiotów ścisłych w niepełnym wymiarze godzin w renomowanym Sarah Lawrence College.
Choć praca ta nie była związana bezpośrednio z jej badaniami naukowymi, stanowiła istotny etap w jej karierze, pozwalając jej nie tylko na zdobycie doświadczenia w nauczaniu, ale także na utrzymanie kontaktu ze środowiskiem akademickim.
Wiosną 1942 roku, w czasie gdy Stany Zjednoczone były już głęboko zaangażowane w działania II wojny światowej, Maria Goeppert-Mayer dołączyła do jednego z najbardziej tajnych i ambitnych projektów naukowych tamtej epoki – Projektu Manhattan. Otrzymała stanowisko badawcze w niepełnym wymiarze godzin, współpracując z wybitnym chemikiem, Haroldem Ureyem, w ramach Laboratoriów Materiałów Stopowych (SAM) na Uniwersytecie Columbia.
Głównym celem tej części projektu było opracowanie skutecznego sposobu oddzielania rozszczepialnego izotopu uranu-235 od naturalnego uranu. To właśnie ten izotop odgrywał kluczową rolę w procesach prowadzących do rozszczepienia jądrowego, niezbędnego w konstrukcji bomby atomowej.
Skoncentrowała się na badaniu właściwości chemicznych i termodynamicznych sześciofluorku uranu – związku chemicznego, który miał ogromne znaczenie w separacji izotopów. Analizowała także potencjalne zastosowania zjawisk fotochemicznych w tym procesie.
Choć ówczesne próby wykorzystania reakcji fotochemicznych do rozdzielania izotopów okazały się niepraktyczne, późniejszy rozwój technologii laserowej otworzył nowe możliwości w tej dziedzinie, dając naukowcom narzędzie do precyzyjnej separacji izotopów dzięki selektywnemu wzbudzaniu laserowemu.
Współpraca z Tellerem i prace nad bombą termojądrową
Dzięki przyjaźni z wybitnym fizykiem Edwardem Tellerem, Maria Goeppert-Mayer otrzymała kolejną znaczącą propozycję pracy w Columbia University – miała dołączyć do zespołu prowadzącego badania w ramach tak zwanego Projektu Nieprzezroczystości (Opacity Project).
Badania te koncentrowały się na analizie właściwości materii oraz promieniowania w ekstremalnie wysokich temperaturach, a ich celem było uzyskanie danych niezbędnych do opracowania broni termojądrowej, znanej jako bomba „Super” Tellera.
W lutym 1945 roku mąż Marii, Joseph Edward Mayer, został wysłany na front wojny na Pacyfiku. W obliczu tej sytuacji Goeppert Mayer zdecydowała się pozostać w Nowym Jorku i, mimo trudności związanych z rozłąką z rodziną, dołączyła do zespołu Tellera w Los Alamos Laboratory – ośrodku badawczym stanowiącym serce Projektu Manhattan. Jej zaangażowanie w badania prowadzone w Los Alamos miało kluczowe znaczenie dla postępu w dziedzinie fizyki jądrowej i przyczyniło się do późniejszego sukcesu programu.
Na szczęście, ku zaskoczeniu obojga, Joe Mayer wrócił z wojny wcześniej, niż się tego spodziewali, i w lipcu 1945 roku para ponownie zamieszkała w Nowym Jorku, zamykając trudny okres rozłąki.
Nowy początek w Chicago
Choć Uniwersytet Chicagowski nie mógł zaoferować jej stałej posady, był pierwszą instytucją, która przyjęła Marię Goeppert-Mayer z otwartymi ramionami, nie postrzegając jej jako utrapienia, co niestety w tamtych czasach nie było rzadkością wobec kobiet w nauce. Mimo braku formalnego etatu, Goeppert-Mayer została powołana na stanowisko profesora-wolontariusza w Wydziale Fizyki oraz w prestiżowym Instytucie Spraw Jądrowych.
Co ciekawe, mimo że jej wiedza na temat fizyki jądrowej była wówczas ograniczona, otrzymała również propozycję pracy w Argonne National Laboratory – jednym z najważniejszych amerykańskich ośrodków badań jądrowych.
To właśnie tam, w połączeniu z pracą w Chicago, dokonała przełomowego odkrycia, które na zawsze zapisało się w historii nauki. Opracowała matematyczny model budowy powłok atomowych, który zrewolucjonizował rozumienie struktury atomu. Wspólnie z niemieckim fizykiem Jensem, który niezależnie potwierdził jej wyniki, została uhonorowana Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki.
Uniwersytet Kalifornijski w San Diego
W 1960 roku Goeppert-Mayer została mianowana profesorem fizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Mimo prestiżu tej funkcji, wciąż musiała zmierzyć się z nierównościami – jej pensja wynosiła zaledwie trzy czwarte wynagrodzenia jej męża, który również pracował jako naukowiec.
Niedługo po przyjeździe spotkała ją kolejna trudność: doznała udaru mózgu. Jednak dzięki ogromnej determinacji i pasji, nie porzuciła swojej pracy. Kontynuowała badania oraz działalność dydaktyczną przez kolejne lata, aż do swojej śmierci w lutym 1972 roku w wyniku zawału serca.
Maria Goeppert-Mayer – dziedzictwo
Osiągnięcia Goeppert-Mayer nie przeszły bez echa w świecie nauki. W 1991 roku na jej cześć nazwano krater uderzeniowy na Wenus – symboliczny gest, który uwiecznił jej wkład w rozwój fizyki jądrowej.
Choć przez większość swojej kariery musiała zmagać się z dyskryminacją ze względu na płeć i nierównym traktowaniem w środowisku akademickim, jej odkrycia stały się fundamentem współczesnej fizyki. Jej życie i praca są dowodem na to, jak ogromną rolę odgrywają wytrwałość, pasja i nieustępliwość w dążeniu do zrozumienia tajemnic wszechświata.
