რობერტ ოპენჰაიმერი

ჯულიუს რობერტ ოპენჰაიმერი ( დ. 22 აპრილი, 1904 — გ. 18 თებერვალი, 1967) — ამერიკელი ფიზიკოს-თეორეტიკოსი. ატომური ბომბის შექმნის ხელმძღვანელი 1943-1945 წლებში. სწავლობდა ჰარვარდის, კემბრიჯისა და გეტინგენის უნივერსიტეტებში. 1928-1929 წლებში მუშაობდა ლეიდენსა და ციურიხში. 1929 წლიდან კალიფორნიის უნივერსიტეტისა და კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის პროფესორი. 1947 წლიდან პრინსტონის პერსპექტიულ გამოკვლევათა ინსტიტუტის დირექტორი. მაქს ბორნთან ერთად დაამუშავა ორატომიანი მოლეკულების აღნაგობის თეორია (1927), დაადგინა -სხივებით ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილთა წარმოქმნის მექანიზმი (1933) და სხვა. 1941 წლიდან აშშ-ის ეროვნული მეცნიერებათა აკადემიის წევრი. 1939-1945 წლებში ხელმძღვანელობდა ატომური ბომბის შექმნასთან დაკავშირებულ სამუშაოებს. 1943-1945 წლებში იყო ლოს-ალამოსის ლაბორატორიის დირექტორი, ხოლო 1947-1953 წლებში აშშ-ის ატომური ენერგიის კომისიის გენერალური საკონსულტაციო კომიტეტის თავმჯდომარე. რობერტ ოპენჰაიმერი ფართო არის ცნობილი როგორც მანჰეტენის პროექტის სამეცნიერო ხელმძღვანელი, რომლის ფარგლებში მეორე მსოფლიო ომის წლებში მუშავდებოდა ბირთვული იარაღის პირველი ნიმუშები, რის გამოც მას ხშირად მოიხსენიებენ როგორც „ატომური ბომბის მამად“. ატომური ბომბი პირველად გამოსცადეს ნიუ-მექსიკოში 1945 წლის ივლისში.

აგრეთვე გახდა ახლადწარმოქმნილი აშშ-ის ატომური ენერგიის კომისიის მთავარი მრჩეველი და თავისი მდგომარეობის გამოყენებით მხარს უჭერდა საერთაშორისო კონტროლს ბირთვულ ენერგიაზე ატომური იარაღის გამოყენებისა და ბირთვული რბოლის თავიდან აცილების მიზნით. ოპენჰაიმერის ომის საწინააღმდეგო პოზიციამ რიგი პოლიტიკური მოღვაწის რისხვა გამოიწვია წითელი საფრთხის მეორე ტალღის დროს. შედეგად, 1954 წელს მომხდარი ფართოდ ცნობილი პოლიტიზირებული შემთხვევის გამო მას საიდუმლო სამსახურში მუშაობის უფლება ჩამოერთვა. ოპენჰაიმერი აგრძელებდა ლექციების კითხვას, წერდა ნაშრომებს და მუშაობდა ფიზიკის დარგში. 10 წლის შემდეგ ამერიკის შეერთებული შტატების პრეზიდენტმა ჯონ კენედიმ მეცნიერი პოლიტიკური რეაბილიტაციის ნიშნად დააჯილდოვა ენრიკო ფერმის პრემიით; ოპენჰაიმერს ჯილდო გადაეცა კენედის გარდაცვალების შემდეგ, პრეზიდენტ ლინდონ ჯონსონის მიერ.

ოპენჰაიმერის მნიშვნელოვანი მიღწევები ფიზიკის დარგში არის: ბორნი-ოპენჰაიმერის მიახლოება მოლეკულური ტალღური ფუნქციებისათვის, ელექტრონებისა და პოზიტრონების თეორიებზე მუშაობა, ოპენჰაიმერი-ფილიპსის პროცესი ბირთვულ სინთეზში და კვანტური ტუნელირების პირველი წინასწარმეტყველება. თავის მოწაფეებთან ერთად მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა ნეიტრონული ვარსკვლავისა და შავი ხვრელის თანამედროვე თეორიის საკითხების შესწავლაში და აგრეთვე კვანტური მექანიკის, ველის კვანტური თეორიისა და კოსმოსური სხივების ფიზიკის ცალკეული პრობლემების გადაჭრაში. რობერტ ოპენჰაიმერი იყო მეცნიერების მასწავლებელი და პროპაგანდისტი, აშშ-ის თეორიული ფიზიკის სკოლის დამაარსებელ-მამამთავარი, რომელმაც მსოფლიო აღიარება მოიპოვა საუკუნის 30-იან წლებში.

როდესაც 1945 წელს ნიუ-მექსიკოს შტატში პირველად გამოცდილი ატომური ბომბის შემდეგ ოპენჰაიმერი იხსენებდა:

ბიოგრაფია
ჯულიუს რობერტ ოპენჰაიმერი დაიბადა ნიუ-იორკში 1904 წლის 22 აპრილს ებრაელის ოჯახში. მამამისი, ქსოვილების შეძლებული იმპორტიორი ჯულიუს სელიგმენ ოპენჰაიმერი აშშ-ში იმიგრირებული იყო გერმანიის ქალაქ ჰანაუდან 1888 წელს. დედამისი ელა ფრიდმანი იყო მხატვარი, რომელიც აგრეთვე იყო იმიგრირებული აშშ-ში გერმანიიდან 1840-იან წლებში. რობერტს ჰყავდა უმცროსი ძმა ფრენკი, რომელიც აგრეთვე ფიზიკოსი გახდა.

1912 წელს ოპენჰაიმერი საცხოვრებლად მანჰეტენზე გადავიდა, სადაც დაბინავდა რივერსაიდ-დრაივზე. ეს რაიონი ცნობილია თავისი მდიდრული ცალკე სახლებითა და ტაუნჰაუსებით. ოჯახის სურათების კოლექცია შეიცავდა პაბლო პიკასოსა და ედუარ ვიუიარის ორიგინალურ ტილოებსა და ასე თუ ისე ვინსენტ ვან გოგის 3 ორიგინალურ ტილოს.

ოპენჰაიმერი გარკვეული დროით სწავლობდა ალკუინის მოსამზადებელ სკოლაში, შემდეგ 1911 წელს სწავლა განაგრძო საზოგადოების ეთიკური კულტურის სკოლაში, რომელიც ფელიქს ადლერმა, მოსწავლეთათვის აღზრდა-განათლების წასახალისებლად დააარსა. პროპაგანდას უწევდა ეთიკური კულტურის მოძრაობას, რომლის ლოზუნგი იყო „ “. ოპენჰაიმერის მამა მრავალი წლის განმავლობაში ამ საზოგადოების წევრი იყო და 1907-1915 წლებში შედიოდა მზრუნველთა საბჭოში.

რობერტ ოპენჰაიმერი მრავალმხრივი მეცნიერი იყო, დაინტერესებული იყო ინგლისური და ფრანგული ლიტერატურითა და განსაკუთრებით მინერალოგიით. 1 წელიწადში მესამე და მეოთხე კლასის პროგრამა დაამთავრა, ხოლო ნახევაწელიწადში მერვე კლასი და ასე გადავიდა მეცხრე კლასში. ბოლო კლასში ქიმიით დაინტერესდა. ჰარვარდის კოლეჯში ერთი წლის შემდეგ, 18 წლისამ ჩააბარა, რადგან წყლულოვანი კოლიტის შეტევა გადაიტანა. სამკურნალოდ იგი ნიუ-მექსიკოში გაემგზავრა, სადაც მოიხიბლა იქაური ბუნებითა და საცხენოსნო სპორტით.

მაპროფილებელ დისციპლინებთან ერთად სტუდენტებს ევალებოდათ ისტორიის, ლიტერატურის, ფილოსოფიის ან მათემატიკის შესწავლა. ოპენჰაიმერმა მოახდინა თავისი „გვიანდელი სტარტის“ კომპენსირება, იღებდა რა სემესტრში 6 კურსს და ჩაირიცხა ფი ბეტა კაპის სტუდენტთა საპატიო საზოგადოებაში. პირველ კურსზე ოპენჰაიმერს საშუალება მიეცა დამოუკიდებელი შესწავლის საფუძველზე სამაგისტრო პროგრამის გავლა ფიზიკაში; შესაბამისად, იგი გათავისუფლდა საწყისი საგნებისაგან და ხელი მოჰკიდა მაღალი სირთულის კურსების შესწავლას. თერმოდინამიკაში მოსმენილი კურსის შემდეგ, რომელსაც პერსი უილიამს ბრიჯმენი კითხულობდა ოპენჰაიმერი გაიტაცა ექსპერიმენტულმა ფიზიკამ. უნივერსიტეტი მან 3 წელიწადში წარჩინებით დაამთავრა.

სწავლა ევროპაში
1924 წელს ოპენჰაიმერმა შეიტყო, რომ იგი კემბრიჯის კრისტის კოლეჯში მიიღეს. მან ერნესტ რეზერფორდს წერილი გაუგზავნა, სადაც თხოვდა კევენდიშის ლაბორატორიში მუშაობის დაწყებას. ბრიჯმენმა თავის სტუდენტს რეკომენდაცია გაუწია და აღნიშნა მისი ანალიტიკური გონება, თუმცა დასკვნაში ისიც აღნიშნა, რომ ოპენჰაიმერს არა ჰქონდა მიდრეკილება ექსპერიმენტული ფიზიკისადმი. რეზერფორდი აღფრთოვანებული არ დარჩა, თუმცა ოპენჰაიმერი კემბრიჯში მაინც გაემგზავრა იმის იმედით, რომ სხვა წინადადებას მიიღებდა. საბოლოოდ, იგი თავისთან მიიღო ჯოზეფ ჯონ ტომსონმა იმ პირობით, რომ ოპენჰაიმერი დაამთავრებდა ლაბორატორიის საბაზისო კურსს. ჯგუფის ხელმძღვანელთან პეტრიკ მეინარდ სტიუარტ ბლეკეტთან ოპენჰაიმერს ანტაგონისტური დამოკიდებულება ჰქონდა. ერთხელ მან ვაშლი დაალბო შხამიან სითხეში და ბლეკეტს მაგიდაზე დაუდო; ბლეკეტმა ვაშლი არ შეჭამა თუმცა ოპენჰაიმერს პრობაცია დაუნიშნეს (გამოსაცდელი ვადა) და უბრძანეს ლონდონში წასვლა ფსიქიატრთან დახმარების მისაღებად.

მისი ბევრი მეგობარი მას ახასიათებს როგორც მაღალსა და გამხდარ ადამიანს, თვითდამანგრეველი საქციელისკენ გადახრილ, გადაყოლილ მწეველს, რომელსაც ხშირად აზროვნებისა და კონცენტრაციის დროს ავიწყდება საჭმლის ჭამაც კი. მის ცხოვრებაში იყო პერიოდები, რომლის დროსაც მისი მელანქოლიურობა და არასაიმედოობა კოლეგებსა და მეგობრებში იწვევდა შეშფოთებას. ერთხელ, შვებულებაში ყოფნის დროს, რომელიც მან აიღო რათა პარიზში შეხვედროდა მეგობარს ფრენსის ფერგიუსონს მოხდა ამაღელვებელი ამბავი. ფერგიუსონმა შენიშნა, რომ ოპენჰაიმერი თავს არ გრძნობდა კარგად და გამხნევების მიზნით უთხრა, რომ ცოლად შეერთო თავისივე (ფერგიუსონის) მეგობარი გოგო ფრენსის კილი. ოპენჰაიმერმა ეს ამბავი ცუდად მიიღო, სკამიდან უეცრად წამოხტა და მისი დახრჩობა სცადა. თუმცა ფერგიუსონმა ადვილად შეძლო თავდასხმის მოგერიება და დარწმუნდა ოპენჰაიმერის ღრმა ფსიქოლოგიურ პრობლემებში. ოპენჰაიმერი მთელი თავისი ცხოვრების განმავლობაში განიცდიდა დეპრესიულ პერიოდებს. თავის ძმას მან ერთხელ უთხრა:

1926 წელს ოპენჰაიმერმა დატოვა კემბრიჯი და სწავლა გეტინგენის უნივერსიტეტში განაგრძო მაქს ბორნის ხელმძღვანელობით. იმ პერიოდში გეტინგენი იყო მსოფლიოში თეორიული ფიზიკის ერთ-ერთი წამყვანი ცენტრი. იქ ოპენჰაიმერმა მეგობრები შეიძინა, რომლებმაც მოგვიანებით დიდ წარმატებებს მიაღწიეს, რომელთა შორის აღსანიშნავია: ვერნერ ჰაიზენბერგი, პასკუალ იორდანი, ვოლფგანგ პაული, პოლ დირაკი, ენრიკო ფერმი და ედვარდ ტელერი. ოპენჰაიმერი დისკუსიების დროს ცნობილი იყო თავისი აღტაცებულობით, ხანდახან სემინარის დროს გამომსვლელებს აწყვეტინებდა ხოლმე საუბარს. ეს ყოველივე იმდენად აღიზიანებდა ბორნის დანარჩენ მოწაფეებს, რომ ერთხელ მარია გეპერტ-მაიერმა სამეცნიერო ხელმძღვანელობას პეტიცია წარუდგინა, რომელსაც თავადვე აწერდა ხელს და სემინარის თითქმის ყველა წევრი, იმ მუქარით, რომ ბოიკოტს გამოუცხადებდნენ მეცადინეობას, თუკი ბორნი ოპენჰაიმერს არ დაამშიდებდა. ბორნმა მაგიდაზე პეტიცია ისე დადო, რომ ოპენჰაიმერს იგი წაეკითხა, — და ამ ყოველივემ ყოველგვარი სიტყვების გარეშე მოიტანა მოსალოდნელი შედეგი.

რობერტ ოპენჰაიმერმა 1927 წელს, 23 წლის ასაკში ბორნის ხელმძღვანელობით დაიცვა დისერტაცია ფილოსოფიის დოქტორის ხარისხის მოსაპოვებლად. ზეპირი გამოცდის დასრულების შემდეგ, პროფესორმა ჯეიმზ ფრანკმა როგორც იუწყებიან განაცხადა:

პროფესიული საქმიანობის დაწყება
1927 წლის სექტემბერში ოპენჰაიმერმა შეიტანა განაცხადი და აშშ-ის ეროვნული სამეცნიერო-კვლევითი საბჭოსგან მიიღო სტიპენდია კალიფორნიის ტექნოლოგიის ინსტიტუტში („კალტექი“) სამუშაოების გასატარებლად. ბრიჯმენს აგრეთვე სურდა, რომ ოპენჰაიმერს ჰარვარდში ემუშავა და კომპრომისის სახით მან თავისი 1927-1928 წლების სასწავლო წელი გაყო ისე, რომ ჰარვარდში მას 1927 წელს ემუშავა, ხოლო „კალტექში“ — 1928 წელს. კალიფორნიის ტექნოლოგიის ინსტიტუტში ოპენჰაიმერი დაუახლოვდა ლაინუს პოლინგს, რომლებმაც დაგეგმეს სამუშაო ქიმიური ბმის ბუნების შესახებ, სადაც ოპენჰაიმერი მათემატიკურ ნაწილში დაკავდებოდა, ხოლო პოლინგი შედეგების ინტერპრეტირებას მოახდენდა. თუმცა მათი თანამშრომლობა და მეგობრობა შეწყდა მას შემდეგ რაც პოლინგმა იეჭვა, რომ ოპენჰაიმერი მეტისმეტად ახლო ურთიერთობაში შევიდა მის ცოლთან ავა ჰელენ პოლინგთან. ერთხელ, როდესაც პოლინგი სამუშაოზე იმყოფებოდა ოპენჰაიმერი მივიდა მათ სახლში და უეცრად ავა ჰელენ პოლინგს შესთავაზა შეხვედრა მექსიკაში, თუმცა მან კატეგორიული უარი განაცხდა და ამის შესახებ თავის ქმარს უამბო. შედეგად პოლინგმა იმთავითვე გაწყვიტა ურთიერთობა ოპენჰაიმერთან. შემდგომში, ოპენჰაიმერი პოლინგს სთავაზობდა მანჰეტენის პროექტის ქიმიის განყობილების ჩაბარებას, თუმცა მან უარი განაცხადა, ხოლო მიზეზად თავისი პაციფისტური დამოკიდებულება დაასახელა.

1928 წლის შემოდგომაზე იმყოფებოდა ნიდერლანდში, ლეიდენის უნივერსიტეტთან არსებულ პაულ ერენფესტის ინსტიტუტში, სადაც დამსწრეებზე შთაბეჭდილება მოახდინა იმით, რომ ლექციები ნიდერლანდურ ენაზე წაიკითხა, თუმცა ამ ენაზე ლაპარაკის მცირე პრაქტიკა ჰქონდა. მანდვე მისცეს მეტსახელი „ოპიე“ , რომელიც მოგვიანებით მისმა მოსწავლეებმა „ოპიდ“ გადააკეთეს. ლეიდენის შემდეგ იგი გაემგზავრა შვეიცარიის უმაღლეს ტექნიკურ სკოლაში ქალაქ ციურიხში, რათა ვოლფგანგ პაულისთან ერთად ემუშავა კვანტური მექანიკის პრობლემებზე, კერძოდ, უწყვეტი სპექტრის აღწერაზე. ოპენჰაიმერი დიდ პატივს სცემდა პაულის, რომელმაც შესაძლოა, დიდი გავლენა მოახდინა მეცნიერის საკუთარ სტილსა და მის კრიტიკულ მიდგომას ამოცანებისადმი.

აშშ-ში დაბრუნებისას ოპენჰაიმერმა რაიმონდ თაიერ ბირჯისგან მიიღო მიწვევა კალიფორნიის უნივერსიტეტში ადიუნქტ-პროფესორის თანადებობაზე და აგრეთვე მიეცა უფლება პარალელურად „კალტექში“ მუშაობაზე. თანამდებობის დაკავება ვერ მოასწრო როდესაც აღმოუჩნდა ტუბერკულოზის მსუბუქი ფორმა, რის გამოც ძმასთან ფრენკთან ერთად რამდენიმე კვირა გაატარა ნიუ-მექსიკოში რანჩოზე, რომელსაც ჯერ იჯარით იღებდა, ხოლო შემდეგ იყიდა. როდესაც მან გაიგო, რომ ეს ადგილი იჯარით იყო ხელმისაწვდომი მან წამოიძახა „ !“, ხოლო შემდეგ რანჩოს „ “ უწოდა, რაც ესპანურიდან ითარგმნება როგორც „ “ (სიტყვასიტყვით „ცხელი ძაღლი“). მოგვიანებით იგი იძახდა, რომ „ფიზიკა და ქვეყნის უდაბნო“ იყო მისი „ორი დიდი სიყვარული“. იგი ტუბერკულოზისგან განიკურნა და დაბრუნდა ბერკლიში, სადაც წარმატებას მიაღწია როგორც სამეცნიერო ხელმძღვანელმა ახალგაზრდა ფიზიკოსების მთელი თაობისათვის, რომლებიც აღტაცებულები იყვნენ მისი ინტელექტუალური დახვეწილობითა და ფართო ინტერესებით. სტუდენტები და კოლეგები იხსენებდნენ, რომ იგი პირად საუბარში იყო მომაჯადოვებელი, ჰიპნოზურიც კი, ხოლო პუბლიკის წინაშე ხშირად გულგრილი. ისინი, ვინც მასთან საუბრობდა ორ ბანაკად იყოფოდა: ერთნი თვლიდნენ, რომ იგი გასხვისებული, გამომეტყველებითი გენია და ესთეტია, ხოლო სხვები მასში ხედავდნენ ღვლარჭნილ და მღელვარე პოზიორს. მისი სტუდენტები თითქმის ყოველთვის პირველ კატეგორიას მიეკუთვნებოდნენ და „ოპის“ ჩვევებს იღებდნენ, მისი სიარულიდან დაწყებული საუბრის მანერიდან დამთავრებული. ჰანს ბეთე წერდა:

ოპენჰაიმერი მჭიდროდ თანამშრომლობდა ნობელიანტთან ერნესტ ლოურენსთან და მის კოლეგებთან, რომლებსაც ეხმარებოდა სამეცნიერო საკითხებში. 1936 წელს კალიფორნიის უნივერსიტეტმა მას სრული პროფესორის წოდება მიანიჭა წელიწადში 3300 დოლარიანი ხელფასით. სანაცვლოდ მას სთხოვეს კალიფორნიის ტექნოლოგიის ინსტიტუტში შეეწყვიტა საქმიანობა. საბოლოოდ მხარეები იმაზე შეთანხმდნენ, რომ ოპენჰაიმერი სამუშაოდან გათავისუფლდებოდა წელიწადში 6 კვირით, რაც საკმარისი იქნებოდა „კალტექში“ ერთი სემესტრის ჩატარებისათვის.

სამეცნიერო მუშაობა
ოპენჰაიმერის მეცნიერული შრომები მიეძღვნა თეორიულ ასტროფიზიკას, მჭიდროდ დაკავშირებულს ფარდობითობის ზოგად და ატომური ბირთვის თეორიებთან, ბირთვულ ფიზიკასთან, თეორიულ სპექტროსკოპიასთან, ველის კვანტურ თეორიასთან, მათ შორის კვანტურ ელექტროდინამიკასთან. მის ყურადღებას იპყრობდა აგრეთვე რელატივისტური კვანტური მექანიკის ფორმალური მათემატიკა, თუმცა მას ეჭვი ეპარებოდა მის სისწორეში. მის ნაშრომებში ნაწინასწარმეტყველები იყო ზოგიერთი გვიანდელი აღმოჩენა, მათ შორის ნეიტრონის, მეზონისა და ნეიტრონული ვარსკვლავების აღმოჩენა.

გეტინგენში ყოფნისას ოპენჰაიმერმა გამოაქვეყნა მრავალი სამეცნიერო სტატია, მათ შორის ბევრი ნაშრომი ახლახან შემუშავებული კვანტური მექანიკის შესახებ. ბორნთან თანაავტორობით გამოაქვეყნა ცნობილი სტატია „მოლეკულების კვანტური მოძრაობის შესახებ“, რომელიც შეიცავს ეგრეთ წოდებულ ბორნ—ოპენჰაიმერის მიახლოებას, რომელიც იძლევა შესაძლებლობას გაიყოს ბირთვული და ელექტრონული მოძრაობა მოლეკულების კვანტურმექანიკური აღწერის ფარგლებში. ეს ნაშრომი რჩება ოპენჰაიმერის ყველაზე ციტირებად სტატიად.

1920-იანი წლების ბოლოს მისი მთავარი ინტერესი მიმართული იყო სპექტრის თეორიის მიმართ, რომლის ფარგლებში მან შეიმუშავა მეთოდი, რომელიც იძლევა კვანტური გადასვლების ალბათობის გამოთვლის შესაძლებლობას. გეტინგენში, თავის დისერტაციაში მან გამოიანგარიშა ფოტოელექტრული ეფექტის პარამეტრები და ელექტრონული გარსის ელექტრონებისთვის შთანთქმის ზდაპირზე მიიღო შთანთქმის კოეფიციენტი. მისი გათვლები სწორი აღმოჩნდა სპექტრის შთანთქმის რენტგენული გაზომვებისთვის, თუმცა ვერ უთანხმდებოდა მზეზე არსებულ წყალბადის გაუმჭვირვალობის კოეფიციენტს. შემდეგ წლებში აღმოჩნდა, რომ მზე დიდწილად შედგება წყალბადისაგან (და არა მძიმე ელემენტებისაგან, როგორც ეს ადრე მიაჩნდათ) და, რომ ახალგაზრდა მეცნიერის გამოთვლები სინამდვილეში იყო სწორი. 1928 წელს ოპენჰაიმერმა დაწერა ნაშრომი, სადაც კვანტური ტუნელირების ახალი ეფექტის მეშვეობით ახსნილი იყო ავტოიონიზაციის მოვლენა და აგრეთვე დაწერა რამდენიმე სტატია ატომური შეჯახებების თეორიის შესახებ. 1931 წელს პაულ ერენფესტთან ერთად მან დაამტკიცა თეორემა, რომლის თანახმად, ბირთვები, რომლებიც შედგება ფერმიონის კენტი რიცხვებისაგან უნდა ექვემდებარებოდეს ფერმი—დირაკის სტატისტიკას, ხოლო ლუწის შემთხვევაში ბოზე—აინშტაინის სტატისტიკას. ეს მტკიცება ცნობილია როგორც ერენფესტ—ოპენჰაიმერის თეორემა, რომელმაც შესაძლებლობა მისცა ეჩვენებინა ატომური ბირთვის აგებულების პროტონ-ელექტრონული ჰიპოთეზის ნაკლოვანება.

ოპენჰაიმერმა არსებითი წვლილი შეიტანა კოსმოსური გამოსხივების თეორიასა და სხვა მაღალენერგეტიკული მოვლენების საკითხებში, ხოლო მათი აღწერისათვის იმ დროს არსებული კვანტური ელექტროდინამიკის ფორმალიზმს იყენებდა, რომელიც შემუშავებული იყო პოლ დირაკის, ვერნერ ჰაიზენბერგისა და ვოლფგაგ პაულის პიონერულ შრომებში. მან უჩვენა, რომ ამ თეორიის ფარგლებში პერტურბაციის თეორიის მეორე რიგში შეიმჩნევა ინტეგრალების კვადრატიკული უთანხმოება, რომელიც ელექტრონის საკუთარ ენერგიას შეესაბამება. ეს სირთულე მხოლოდ 1940-იანი წლების ბოლოს იქნა დაძლეული, როდესაც განვითარდა ნორმირების პროცედურა. 1931 წელს ოპენჰაიმერმა თავის სტუდენტთან ჰარვი ჰოლთან თანაავტორობით დაწერა სტატია „ფოტოელექტრული ეფექტის რელატივისტური თეორია“, რომელშიც ემპირიულ მტკიცებულებებზე დაყრდნობით მათ ეჭვქვეშ დააყენეს დირაკის განტოლება. მოგვიანებით ოპენჰაიმერის ერთ-ერთმა ასპირანტმა უილის ლემბმა დაამტკიცა, რომ ამ ენერგიის დონეების სხვაობას, რომელმაც მიიღო სახელწოდება ლემბის წანაცვლება, ნამდვილად აქვს ადგილი, რისთვისაც მიიღო ნობელის პრემია ფიზიკის დარგში 1955 წელს.

1930 წელს ოპენჰაიმერმა დაწერა სტატია, რომელშიც, არსებითად, ნაწინასწარმეტყველებია პოზიტრონის არსებობა. ეს იდეა დაფუძნებული იყო პოლ დირაკის 1928 წლის ნაშრომზე, რომელშიც ნაწინასწარმეტყველებია, რომ ელექტრონებს შესაძლებელია ჰქონდეთ დადებითი მუხტი, თუმცა ამასთან ერთად, უარყოფითი ენერგიაც. ზეემენის ეფექტის ასახსნელად ამ სტატიაში მიღებული იქნა ეგრეთ წოდებული დირაკის განტოლება, რომელიც აერთიანებს კვანტურ მექანიკას, ფარდობითობის სპეციალურ თეორიასა და იმ დროს არსებულ ახალ გაგებას ელექტრონის სპინის შესახებ.

ოპენჰაიმერი, რომელიც სარგებლობდა, სანდო ექსპერიმენტული მტკიცებულებებით, უარყოფდა დირაკის თავდაპირველ წინადადებას იმის შესახებ, რომ დადებითად დამუხტული ელექტრონები შესაძლოა ყოფილიყვნენ პროტონები. სიმეტრიის გათვალისწინებით, იგი ამტკიცებდა, რომ ამ ნაწილაკებს უნდა ჰქონოდათ იგივე მასა, რაც ელექტრონებს, იმ დროს როდესაც პროტონები გაცილებით უფრო მძიმეა. გარდა ამისა, ამ გათვლების შესაბამისად, თუკი დადებითად დამუხტული ელექტრონები იქნებოდნენ პროტონები, ნივთიერებას დროის ძალიან მცირე მონაკვეთში უნდა განეცადა ანიჰილირება. ოპენჰაიმერის, ჰერმან ვაილისა და იგორ ტამის არგუმენტებმა დირაკს უარი ათქმევინა დადებითი ელექტრონებისა და პოზიტრონების გაიგივებისაგან და ახალი ნაწილაკის არსებობას პოსტულირება გაუწია, რომელსაც ანტიელექტრონი უწოდა. 1932 წელს ეს ნაწილაკი, რომელსაც ჩვეულებრივ, პოზიტრონს უწოდებდნენ, იქნა აღმოჩენილი კოსმოსური სხივების ნაკადში კარლ დეივიდ ანდერსონის მიერ, რომელმაც ამ აღმოჩენისათვის ნობელის პრემია მიიღო ფიზიკის დარგში 1936 წელს.

1934 წელს ოპენჰაიმერმა უენდელ ფერისთან ერთად განაზოგადა დირაკის ელექტრონის თეორია და მასში პოზიტრონები ჩართო და მიიღო ვაკუუმის პოლარიზების ეფექტი. ოპენჰაიმერი თავის პირველ ასპირანტთან მელბა ფილიპსთან ერთად მუშაობდა დეიტრონული დაბომბვით განცდილი ელემენტების ხელოვნური რადიოაქტივობის გაანგარიშებაზე. ატომების ბირთვის დეიტრონებით დასხივებისას ერნესტ ლოურენსმა და ედვინ მაკმილანმა აღმოაჩინეს, რომ შედეგები ახლოს დგას გიორგი გამოვის ვარაუდებთან, მაგრამ ექსპერიმენტისას ჩართული იყო უფრო მაღალი ენერგიის ახალი მასიური ბირთვები და ნაწილაკები და შედეგმა გაწყვიტა კავშირი თეორიასთან. 1935 წელს ამ შედეგების ასახსნელად ოპენჰაიმერმა და ფილიპსმა შეიმუშავეს ახალი თეორია, რომელმაც მიიღო ოპენჰაიმერ-ფილიპსის პროცესის სახელწოდება, რომელიც დღესაც გამოიყენება.

1930-იანი წლების ბოლოს ოპენჰაიმერი დაინტერესდა ასტროფიზიკით, რაც გამოიხატა მის მიერ დაწერილ რიგ სტატიაში. ამ მხრივ, თავისი პირველი სტატია გამოაქვეყნა რობერტ სერბერთან ერთად 1938 წელს, სადაც თეთრ ჯუჯებს იკვლევდა. შემდეგ, ჯორჯ ვოლკოვთან ერთად გამოაქვეყნა მორიგი სტატია, სადაც მეცნიერებმა უჩვენეს ვარსკვლავების მასის ზღვარი, რომელსაც დღეს ტოლმენ—ოპენჰაიმერ—ვოლკოვის ზღვარი ეწოდება. 1939 წელს ოპენჰაიმერი თავის მოწაფესთან ჰარტლენდ სნაიდერთან ერთად დაწერა სტატია „უსაზღვრო გრავიტაციული კუმშვის შესახებ“, რომელშიც ნაწინასწარმეტყველები იყო იმ ობოექტების არსებობა, რომელთაც დღეს შავ ხვრელებს უწოდებენ. ოპენჰაიმერის შრომებდა ხელი შეუწყო ასტროფიზიკული კვლევების განახლებას აშშ-ში 1950-იან წლებში.

ოპენჰაიმერის ნაშრომები გასაგებად რთული იყო. ფიზიკური პრინციპების დემონსტრაციისთვის მას უყვარდა ელეგანტური, თუმცა უკიდურესად რთული მათემატიკური ხერხების გამოყენება, რის გამოც დაშვებული მათემატიკური შეცდომებისთვის მას ხშირად აკრიტიკებდნენ. „მისი ფიზიკა იყო კარგი, — იძახდა მისი მოწაფე სნაიდერი, — თუმცა არითმეტიკა საშინელი“.