Maria Goeppert-Mayer

Maria Goeppert-Mayer (28 Haziran 1906 - 20 Şubat 1972), Alman-Amerikalı fizikçi, fizik dalında atom çekirdeğinin çekirdek kabuğu modeli ile Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmüştür. Marie Curieden sonra Nobel Ödülü'ne layık görülen ikinci kadındır.
Göttigen Üniversitesinden mezun olan Maria Goeppert-Mayer, doktorasını atomlar tarafında soğurulan iki olası foton teorisi üzerine yazmıştır. Hazırladığı tezinin deneysel doğrulaması, o yıllarda uzak bir ihtimalken, lazerin geliştirilmesi bunu mümkün kılmıştır. Bugün iki foton soğurumu en-kesit ölçüm birimi, Goeppert-Mayer (GM) birimi ile tanımlanmaktadır. Maria Goeppert-Mayer, o sırada Johns Hopkins Üniversitesi'nde doçent olan Joseph Edward Mayer ile evlenmiş ve Amerika Birleşik Devletleri'ne yerleşmiştir. Johns Hopkins Üniversitesi, o sırlarda çok katı olarak uygulanan adam/eş kayırma (nepotism) kuralları nedeni ile Maria Goeppert-Mayeri akademisyen olarak işe almamış ancak asistan olarak bir iş vermiştir. Maria Goeppert-Mayer, konusunun en özgün makalesi olarak kabul edilen çift beta bozunması (double beta decay) makalesini 1935 yılında asistanken yazmıştır. 1937 yılında Columbia Üniversitesinde, ücretsiz bir pozisyonu kabul etmiştir. Columbiada iken, II. Dünya Savaşı sırasında Manhattan Projesinde, Edward Teller ile birlikte Los Alamos Laboratuvarlarında süper bombanın geliştirilmesinde izotop ayrıştırma üzerine çalışmıştır.
Savaştan sonra Şikago Üniversitesinde gönüllü docent olarak çalışmaya başlayan Maria Goeppert-Mayer, üniversite yakınlarındaki Argonne Ulusal Laboratuvarlarında da uzman fizikçi olarak görev almıştır. 1960 yılında Kaliforniya Üniversitesi (San Diego) Fizik bölümünde profesör olan Goeppert-Mayer, nükleer kabukların yapısına yönelik bir matematiksel modeli konusundaki çalışması ile 1963 yılında Fizik dalında, Johannes Hans Daniel Jensen ve Eugene Wigner ile birlikte Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmüştür.
İlk yılları
Maria Goeppert 28 Haziran 1906 yılında Prusyanın Kattowitz (bugün Katowice) şehrinde Friederich Goeppert ve karısı Maria nee Wolfun tek çocuğu olarak doğmuştur. 1910 yılında, ailesi altı nesildir profesör olan babası, Göttingen Üniversitesinden pediatrik profesörlük teklifi alınca ailesi ile birlikte Göttingen şehrine taşınmıştır. Babasına annesinden daha yakın olan Goeppert, bunu Babam daha ilgi çekiciydi, her şey bir tarafa o bir bilim adamıydı diye açıklamıştır.
Maria Goeppert, eğitimini Göttingende bulunan, orta sınıf ailelerin kız çocuklarının devam ettiği Höhere Technische okulunda almıştır. Bu okul yükseköğrenimi teşvik etmesi ile ünlüdür. Maria Goeppert 1921 yılında, Suffragettes tarafından işletilen ve kız çocukları üniversiteye hazırlayan Frauenstudium devam etmiştir. 17 yaşında, normal süresinden bir yıl önce 3-4 kız ve otuz kadar erkek öğrenci ile birlikte, abitur olarak bilinen üniversiteye giriş sınavına girmiştir. Bu sınavı bütün kız öğrenciler ve sadece bir tek erkek öğrenci kazanmıştır.
1924 yılının baharında Göttingen Üniversitesine giren Maria Goeppert, üniversitede matematik çalışmıştır. Yüksek bir işsizlik sorunu yaşanan o dönemde, kız öğrenciler Göttingen üniversitesinde bir tane Emmy Noether isimli kadın matematik profesörü olmasına ragmen, sözde bir eksilik nedeni ile matematik öğretmenliğine yönlendirilmekte idi, ayrıca öğrencilerin pek çoğu alacağı öğretmenlik sertifikası ile ilgileniyordu.
Matematik öğretmenliği sertifikası yerine fizikle ilgilenmeye başlayan Maria Goeppert, bu konuda doktora yapmaya karar Verdi. 1930da tamamladığı doktora tezinde atomların iki foton soğurulması olasılığı teorisi üzerine tamamladı. Eugene Wigner daha sonra bu tezi, konuya yoğunlaşma ve netliğin mükemmel bir örneği olarak tanımlamıştır. Tez tamamlandığı sırada, deneysel olarak doğrulanması çok uzak bir ihtimal gibi görünmesine rağmen, lazerin geliştirilmesi ile1961 yılında ilk doğrulama deneylerine yuropyum yüklü bir kristalde iki fotonlu uyarılan floresans ölçülmesi ile imkan sağlamıştır. Maria Goeppertin bu alandaki temel katkılarını onore etmek için iki foton emilim kesit alanının ölçü birimine Goepper-Mayer (GM) birimi adı verilmiştir. Bir GM 1x10-50 cm4 s foton-1dir. Maria Goeppertin doktora sınav jürisi, daha sonra üçü de Nobel alacak olan Max Born, James Franck ve Adolf Otto Reinhold Windausden oluşuyordu.
Maria Goeppert, 19 Ocak 1930 yılında James Franckın asistanlarından, evlerinde kiracı olarak kalan Joseph Edward Mayer ile evlendi ve Johns Hopkins Üniversitesinde kimya docenti olarak görev yap J. E. Mayerin işi gereği Amerika Birleşik Devletlerine yerleştiler. Çiftin Maria Ann ve Peter Conrad isimli iki çocuğu oldu.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yaşamı
O yıllarda Amerika Birleşik Devletlerinde çok sıkı uygulanan adam kayırma kuralları gereği Maria Goeppert-Mayere Johns Hopkins Üniversitesinde öğretim üyeliği için bir pozisyon verilmedi; ancak fizik bölümünde Alman bilim adamları ile çalışmalara destek vermesi için bir asistanlık görevi verildi. Bu sayede çok az bir maaş, bir çalışma mekanı ve araştırma imkanlarına erişimi sağlanmış oldu. Bu sırda bazı dersler verdi ve 1935 yılında çift beta bozunumu başlıklı çok önemli bir makale yayınladı. Bazı okullar Maria Goepperte, pek çoğu renklerin nedeni gibi kadınsı konuları içeren iş teklif ederken hem para vermeyi kabul etmemiş hem de tekliflerini bir lütufmuş gibi iletmişleridir. Sonunda Şikago Üniversitesi, ücret vermemesine rağmen, Maria Goepperte fizik bölümünde profesörlük kadrosu verecek kadar ciddiye almıştır. Kendisine oda verilmesine rağmen maaş ödenmemiştir. 1963 yılında İsviçre Akademisi kendisini profesyonel olarak alınabilecek en büyük ödüle layık görüldüğünü duyurduğunda San Diego gazetesi bunu San Diegolu anne Nobel Ödülünü kazandı. Johns Hopkins Üniversitesinde Kuantum Fiziğine çok az ilgi vardı, yine de Maria Goeppert Karl Herzfeld ile çalışma imkanı buldu ve birlikte birkaç makale yazdılar. Ayrıca 1931, 1932 ve 1933 yaz aylarında Göttingene dönen Goepprt, Drf. Born ile çalışıp Handbuch der Physik kitabı için makale yazmıştır. Bu süreç NSDAPnin iktidara gelmesi ve aralarında Born ve Franckin bulunduğu akademisyenlerin işlerini kaybetmeleri ile sona ermiştir. Goeppert-Mayer ve Herzfeld sığınmacı yardım etkinliklerine katılmıştır.
Joe Mayer 1937 yılında işinden atıldı. Joe Mayer bunu Fizik Bilimleri Dekanının Goeppert-Mayerin laboratuvarda olmasının tetiklediği, kadınlar olan nefretinin bir sonucu olduğuna yormuştur. Herzfeld bu görüşü doğrulamaktadır ve Goeppert-Mayer, Franck ve Herzfeldin Johns Hopkins Üniversitesinde oluşunun, üniversitede çok fazla Alman bilim insanının oluğu gibi bir fikir oluşturduğunu eklemektedir. Ayrıca öğrenciler Joe Mayerin çok fazla modern fizik öğrettiği için kendisinden şikayetçi olmuşlardır. Joe Mayer, Fizik Bölüm başkanı George Pegramın Maria Goeppertin ücret ödemenden sadece bir ofis verdiği Columbia Üniversitesinde bir pozisyon buldu. Maria daha sonra 1939 yılında Columbia Üniversitesine gelen gelen Harold Urey ve Enrico Fermi ile çok iyi arkadaşlıklar kurdu. Fermi, Mariadan daha önce araştırılmamış olan transuranik elementlerin değerlilik kabuklarını araştırmasını istedi. Thomas-Fermi modelini kullanarak, bu maddelerin de eser elementler gibi bir seri oluşturacağını ortaya koydu ve bu daha sonra doğrulandı.
Manhattan Projesi
Maria Goeppert,1941 yılının Aralık ayında ücret ödenerek yaptığı ilk profesyonel işine; Sarah Lawrence Kolejinde bilim eğitmenliğine başladı. 1942 yılında Amerika Birleşik Devletleri 2. Dünya Savaşına katılınca Maria Manhattan Projesinde göreve aldı. Columbia Üniversitesinin Alışım Malzemeleri Geliştirme laboratuvarında, Harold C. Ureyin araştırma grubunda yarı zamanlı araştırmacı olarak çalıştı. Üzerinde çalıştığı proje Uranyum 235I doğal uranyumdan ayırmak için metot geliştirmekti. Bu sırada uranyum hekzafloridin kimyasal ve fiziksel özelliklerini araştırdı ve ayrıştırmayı fotokimyasal olarak yapmanın yöntemlerini inceledi. O dönemde yapılamaz olarak görülen bu yöntem daha sonra lazerin geliştirilmesi ile lazerle uyararak ayrıştırma yöntemi olarak kullanılmıştır. Arkadaşı Edward Teller sayesinde Opaklık Projesinde göreve alan Maria, savaş dönemi programlarından biri olan termonükleer silahlar kapsamında, Tellerin süper bombasının geliştirilmesine destek veren yüksek sıcaklıklarda maddenin özellikleri ve radyasyon özelliklerini araştırdı. 1945 yılının Şubat ayında kocası Joe Mayer, Pasifik Savaşına yollanınca, Maria çocuklarını New Yorkta bırakarak Tellerin Los Alamostaki Laboratuvarına katıldı. Joe Mayer Haziran 1945te Pasifikten beklenenden önce dönünce birlikte New Yorka döndüler.
Joe Mayer, Şubat 1946 yılında Chicago Üniversitesi kimya bölümünde ve yeni kurulan Nükleer Çalışmalar Enstitüsünde profesör olarak görev aldı. Maria ise Fizik Bölümünde gönüllü doçent olarak çalışma imkanı bulmuştu. Dr. Tellerin üniversitede bir pozisyon kabul etmesi ile birlikte Opaklık Projesindeki görevine devam etme imkanı bulmuştu.1 Temmuz 1946 yılında Argonne Laboratuvarları kurulunca kendisine kuramsal fizik biriminde uzman fizikçi olarak yarı zamanlı görev alması teklif edildiğinde Nükleer fizik konusunda hiçbir şey bilmiyorum. demiştir. Aberdeen Marylandde kurulmuş olan Aberdeen Proving Ground's araştırma merkezinin ENIAC bilgisayarını sıvı metal soğutmalı reaktörünün kritik problemlerini monte karlo metodu kullanarak çözmek için programlamıştır.
Çekirdek kabuğu modeli
Maria, 1940lı yılların sonlarına doğru Şikagoda ve Argonne Laboratuvarlarında çalışırken nükleer kabuk yapısının matematiksel modelini geliştirmiş ve 1950 yılında yayımlamıştır. Geliştirdiği model neden belli sayıdaki nükleonların özellikle dengeli yapılanmalar oluşturduğunu açıklamıştır. Eugene Wagnerin büyülü rakamlar olarak tanımladığı bu sayılar: 2, 8, 20, 28, 50 82 ve 126. Enrico Ferminin sorduğu Eksenel döngü eşleşmesi olduğunu gösteren bir belirti var mı? sorusu çalışmalara başlaması için kritik bir bakış açısı sunmuştur. Maria bunun gerçek olduğunu anlamış ve çekirdeğin kapalı kabuklardan ve birbiri ile eşleşen nötron ve protonlardan oluştunu geliştirmiştir. Geliştirdiği fikrini aşağıdaki gibi açıklamıştır:
Vals yapan dansçılarla dolu bir oda düşünün, bütün dansçıların etrafında daireler çizerek hareket etmektedirler ve her daire kendi içinde sınırlıdır. Bu dairesel döngü içine bir saat yönünde diğeri saat yönünün tersine hareket eden iki çift dansçı yerleştirebilirsiniz. Şimdi bir varyasyon daha ekleyelim; bu dansçıların dairesel yörüngeleri üzerinde hareket ederken, kendi etraflarında da döndüklerini ve salındıklarını düşünün, ancak bu dönme işlemini saat yönünde hareket edenlerin bazıları saat yönünün tersine diğerleri tersine yaparken; saat yönünün tersine hareket edenlerin bazıları saat yönünde diğerleri aynı hareketi tersine yapmaktadır.
Ölümü ve Anısı
Maria Goeppert-Mayer 1960 yılında Kaliforniya Üniversitesinde (San Diego) Fizik Bölümüne profesör olarak atanmıştır. San Diegoya gelişinden hemen sonra bir kalp krizi geçirmesine rağmen uzun yıllar ders vermeye devam etmiştir. Bir yıl önce kendisini komaya sokan bir kalp krizini takiben 20 Şubat 1972 yılında San Diegoda ölmüştür. Mezarı San Diegodaki El Camino Anıt Parkındadır.
Ölümünden sonra Amerikan Fizikçiler Topluluğu tarafından kariyerlerinin başlangıcında olan genç kadın araştırmacılara Maria Goeppert Mayer Ödülü verilmeye başlandı. Bu ödül, kazanan, doktorasını almış kariyerlerinin başlangıcında olan kadın araştırmacıya para ödülü ve çalışmasını dört saygın kuruluşta konuşmacı olarak anlatmak için olanak, sağlamaktadır. Geçmişte çalıştığı iki üniversite de Maria Goepperti onurlandırmaktadır. Argonne Ulusal Laboratuvarı, Maria Goeppert anısına her yıl başarılı genç kadın bilim insanına veya mühendise ödül verirken, Kaliforniya Üniversitesi (San Diego) her yıl yapılan Maria Goeppert-Mayer Sempozyumunda kadın araştırmacıları bir araya getirip güncel bilim konularını tartışmaktadır. Venüs gezegeni üzerinde 32 kilometre çaplı bir kratere Goeppert-Mayer krateri denmiştir. 2011 yılında Amerika Birleşik Devletleri posta pullarının 3. Amerikan Bilim Adamları serisinde Melvin Calvin, Asa Gray, ve Severo Ochoa ile birlikte yer almıştır. Makaleleri San Diegodaki Geisel Kütüphanesinde yer almaktadır.