Jabarkan Karya ilmiah dari Julius Robert Oppenheimer

Oppenheimer berkontribusi besar dalam riset astronomi teoretis (terutama yang berkaitan dengan relativitas umum dan teori nuklir), fisika nuklir, spektroskopi, dan teori medan kuantum, termasuk perluasannya ke dalam elektrodinamika kuantum. Matematika formal dari mekanika kuantum relativistik juga menarik minatnya, meskipun ia meragukan validitasnya. Karyanya meramalkan banyak penemuan selanjutnya, misalnya neutron, meson, dan bintang neutron.

Pada awalnya, minat utama Oppenheimer adalah teori spektrum kontinu, dan makalah pertamanya yang diterbitkan pada tahun 1926 membahas mengenai teori kuantum spektrum pita molekuler. Ia mengembangkan sebuah metode untuk melakukan perhitungan probabilitas transisinya. Oppenheimer juga menghitung efek fotolistrik bagi hidrogen dan sinar-X, dan berhasil memperoleh koefisien penyerapan pada tepi-K. Perhitungannya ini selaras dengan pengamatan penyerapan sinar-X pada matahari, tetapi tidak selaras dengan helium. Bertahun-tahun kemudian, diketahui bahwa matahari sebagian besar terdiri dari hidrogen dan dengan demikian perhitungannya tersebut benar.

Oppenheimer berkontribusi besar terhadap teori hujan sinar kosmik dan mengawali riset yang kelak mengarah pada penjelasan penerowongan kuantum. Pada tahun 1931, ia ikut menulis sebuah makalah mengenai "Teori Relativistik Efek Fotolistrik" bersama muridnya, Harvey Hall. Berdasarkan bukti empiris, ia dengan tepat membantah teori Dirac yang menyatakan bahwa dua tingkat energi atom hidrogen memiliki energi yang sama. Selanjutnya, salah seorang mahasiswa doktornya, Willis Lamb, menemukan bahwa hal tersebut merupakan konsekuensi dari peristiwa yang dikenal sebagai pergeseran Lamb. Lamb kemudian meraih Nobel Fisika pada tahun 1955.

Bersama mahasiswa doktor pertamanya, Melba Phillips, Oppenheimer mengerjakan perhitungan radioaktivitas artifisial dengan cara bombardemen oleh deuteron. Ketika Ernest Lawrence dan Edwin McMillan membombardir inti atom dengan deuteron, ditemukan hasil yang sangat sesuai dengan teori George Gamow, tetapi ketika energi yang lebih tinggi dan inti yang lebih berat diuji cobakan, hasilnya tidak sesuai dengan teori tersebut. Pada tahun 1935, Oppenheimer dan Phillips mengembangkan sebuah teori—saat ini dikenal dengan proses Oppenheimer–Phillips—untuk menjelaskan hasilnya. Teori tersebut masih digunakan sampai sekarang.

Pada awal 1930, Oppenheimer menulis sebuah makalah yang memprediksi keberadaan positron. Makalah ini ditulisnya setelah Paul Dirac berpendapat bahwa elektron dapat memiliki muatan positif dan energi negatif. Teori Dirac memperkenalkan sebuah persamaan, yang dikenal sebagai persamaan Dirac. Persamaan ini mempersatukan mekanika kuantum, relativitas khusus, dan konsep spin elektron, untuk menjelaskan efek Zeeman. Oppenheimer, sesuai dengan bukti eksperimennya, menolak gagasan bahwa prediksi elektron yang bermuatan positif adalah proton. Ia berpendapat bahwa keduanya harus memiliki massa yang sama sebagai elektron, sedangkan hasil eksperimennya menunjukkan bahwa massa proton jauh lebih berat daripada elektron. Dua tahun kemudian, Carl David Anderson menemukan positron, yang membuatnya dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1936.

Pada akhir 1930-an, Oppenheimer mulai tertarik pada astrofisika, kemungkinan besar karena ia bersahabat dengan Richard C. Tolman, yang menghasilkan serangkaian makalah ilmiah. Makalah pertama yang ditulisnya bersama Robert Serber pada tahun 1938 berjudul "Stabilitas Inti Neutron Bintang", yang menyelidiki kandungan katai putih. Makalah kedua ditulisnya bersama salah seorang muridnya, George Volkoff, yang berjudul "Pemasifan Inti Neutron". Dalam makalah ini, mereka mendemonstrasikan bahwa terdapat limit, yang dinamai limit Tolman–Oppenheimer–Volkoff, pada massa bintang-bintang terjauh sehingga tidak akan stabil sebagai bintang neutron, dan akan mengalami keruntuhan gravitasi. Pada tahun 1939, Oppenheimer dan muridnya, Hartland Snyder, menerbitkan makalah berjudul "Kesinambungan Kontraksi Gravitasi", yang memprediksi keberadaan lubang hitam. Setelah makalah mengenai perkiraan Born–Oppenheimer diterbitkan, makalah tersebut menjadi yang paling banyak dikutip, dan menjadi faktor utama dalam peremajaan penelitian astrofisika di Amerika Serikat pada 1950-an, terutama oleh John A. Wheeler.

Makalah-makalah Oppenheimer dianggap sangat sulit untuk dipahami bahkan menurut standar topik abstrak yang ia kuasai. Ia suka menggunakan teknik matematika yang sangat rumit dan elegan untuk mendemonstrasikan prinsip-prinsip fisika, meskipun teknik ini kadang dikritik karena menciptakan kesalahan matematika, yang kemungkinan disebabkan oleh ketergesaannya. Menurut Snyder, "Fisikanya bagus, tetapi aritmatikanya buruk".

Setelah Perang Dunia II, Oppenheimer hanya menerbitkan lima makalah ilmiah, salah satunya mengenai biofisika, dan tidak ada makalah yang ditulisnya setelah tahun 1950. Murray Gell-Mann, yang kelak menerima Nobel Fisika, menjadi ilmuwan tamu di Institute for Advanced Study yang berkolaborasi dengan Oppenheimer pada tahun 1951, mengungkapkan: