Robert Oppenheimer
Erken dönem kariyeri > Bilimsel çalışmaları

Oppenheimer teorik astronomi (özellikle genel görelilik ve nükleer teori ile ilgili olarak), nükleer fizik, spektroskopi ve kuantum elektrodinamiğine genişletilmesi de dahil olmak üzere kuantum alan teorisinde önemli araştırmalar yaptı. Her ne kadar geçerliliğinden şüphe duysa da göreli kuantum mekaniğinin formal matematiği de ilgisini çekmiştir. Çalışmaları, nötron, mezon ve nötron yıldızını da içeren daha sonraki birçok bulguyu öngörmüştür.
Başlangıçta başlıca ilgi alanı sürekli spektrum teorisiydi ve 1926'da yayınlanan ilk makalesi moleküler bant spektrumlarının kuantum teorisiyle ilgiliydi. Geçiş olasılıklarının hesaplamalarını yapmak için bir yöntem geliştirdi. Hidrojen ve X-ışınları için fotoelektrik etkiyi hesaplayarak K-kenarında soğurma katsayısını elde etti. Hesaplamaları, Güneş'in X-ışını emilimine ilişkin gözlemlerle uyumluydu, ancak helyumla uyuşmuyordu. Yıllar sonra, Güneş'in büyük ölçüde hidrojenden oluştuğu ve hesaplamalarının doğru olduğu anlaşıldı.
Oppenheimer kozmik ışın yağmurları teorisine önemli katkılarda bulundu ve sonunda kuantum tünelleme tanımlamalarına yol açan çalışmaları başlattı. 1931'de öğrencisi Harvey Hall ile birlikte "Fotoelektrik Etkinin Göreceli Teorisi" üzerine bir makale yazdı ve burada deneysel kanıtlara dayanarak Dirac'ın hidrojen atomunun iki enerji seviyesinin aynı enerjiye sahip olduğu iddiasına doğru bir şekilde itiraz etti. Daha sonra, doktora öğrencilerinden Willis Lamb, bunun Lamb kayması olarak bilinen ve Lamb'ın 1955 yılında Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldüğü durumun bir sonucu olduğunu tespit etti.
Oppenheimer, ilk doktora öğrencisi Melba Phillips ile birlikte döteryum bombardımanı altında yapay radyoaktivite hesaplamaları üzerinde çalıştı. Ernest Lawrence ve Edwin McMillan çekirdekleri döteryumlarla bombardıman ettiklerinde, sonuçların George Gamow'un tahminlerine yakın olduğunu, ancak daha yüksek enerjiler ve daha ağır çekirdekler söz konusu olduğunda sonuçların teoriye uymadığını gördüler. 1935'te Oppenheimer ve Phillips sonuçları açıklamak için şimdi Oppenheimer-Phillips süreci olarak bilinen bir teori geliştirdiler. Bu teori bugün hâlâ kullanılmaktadır.
1930 gibi erken bir tarihte Oppenheimer, pozitronun varlığını esasen öngören bir makale yazdı. Bu, Paul Dirac'ın elektronların hem pozitif yüke hem de negatif enerjiye sahip olabileceğini öne sürdüğü bir makaleden sonraydı. Dirac'ın makalesi, Zeeman etkisini açıklamak için kuantum mekaniğini, özel göreliliği ve o zamanlar yeni olan elektron spini kavramını birleştiren Dirac denklemi olarak bilinen bir denklem ortaya koydu. Oppenheimer, deneysel kanıtlara dayanarak, tahmin edilen pozitif yüklü elektronların proton olduğu fikrini reddetti. Elektronlarla aynı kütleye sahip olmaları gerektiğini, oysa deneylerin protonların elektronlardan çok daha ağır olduğunu gösterdiğini savundu. İki yıl sonra Carl David Anderson pozitronu keşfetti ve bu keşfiyle 1936 Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.
1930'ların sonlarında Oppenheimer, büyük olasılıkla Richard Tolman ile olan arkadaşlığı sayesinde astrofizikle ilgilenmeye başladı ve bunun sonucunda bir dizi makale kaleme aldı. Bunlardan ilki olan ve 1938 yılında Robert Serber ile birlikte yazdığı "Yıldız Nötron Çekirdeklerinin Kararlılığı Üzerine" başlıklı makalede Oppenheimer beyaz cücelerin özelliklerini araştırdı. Bunu öğrencilerinden biri olan George Volkoff ile birlikte yazdıkları "Büyük Nötron Çekirdekleri Üzerine" başlıklı makale izledi; bu makalede Tolman-Oppenheimer-Volkoff limiti olarak adlandırılan, yıldızların kütlelerinin ötesinde nötron yıldızı olarak kararlı kalamayacakları ve yerçekimsel çöküşe uğrayacakları bir limit olduğunu gösterdiler. 1939'da Oppenheimer ve bir başka öğrencisi Hartland Snyder, bugün kara delikler olarak bilinen şeylerin varlığını öngören "Sürekli Kütleçekimsel Daralma Üzerine" adlı makaleyi ürettiler. Born-Oppenheimer yaklaşımı makalesinden sonra en çok atıf alan bu makaleler, 1950'lerde Amerika Birleşik Devletleri'nde özellikle John A. Wheeler tarafından astrofizik araştırmalarının yeniden canlandırılmasında kilit faktörler olmuştur.
Oppenheimer'ın makalelerinin, uzman olduğu soyut konuların standartlarına göre bile anlaşılması zor olduğu düşünülüyordu. Fiziksel ilkeleri göstermek için son derece karmaşık olsa da zarif matematiksel teknikler kullanmayı severdi, ancak bazen muhtemelen aceleden matematiksel hatalar yaptığı için eleştirilirdi. Öğrencisi Snyder, "Fiziği iyiydi ama aritmetiği berbattı" diyordu.
İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra Oppenheimer, biri biyofizik alanında olmak üzere sadece beş bilimsel makale yayınladı ve 1950'den sonra hiçbiri yayınlanmadı. Daha sonra Nobel ödülü alan ve 1951'de misafir bilim adamı olarak İleri Araştırmalar Enstitüsünde kendisiyle birlikte çalışan Murray Gell-Mann bu konuda şöyle bir görüş bildirmiştir
Sitzfleisch, yani sandalyeye oturduğunuzda ortaya çıkan "oturma eti" onda yoktu. Bildiğim kadarıyla hiçbir zaman uzun bir makale yazmadı ya da uzun bir hesaplama yapmadı, bu tür bir şey yapmadı. Bunun için sabrı yoktu; kendi çalışmaları küçük aperçulardan, ama oldukça parlak olanlardan oluşuyordu. Ama diğer insanlara bir şeyler yapmaları için ilham verdi ve etkisi inanılmazdı.