"Атомное ядро похоже на обычную луковицу" , - эта фраза была сказана Марией Гёпперт-Майер, второй из трёх женщин-лауреатов Нобелевской премии по физике (1963 год). У истории своебразное чувство юмор, и истории науки тоже - первую тоже звали Марией, она тоже была родом из Польши, и тоже носила двойную фамилию.
Марию Склодовскую-Кюри знают если, не все, то подавляющее большинство, а вторая Мария известна куда меньше, если не сказать. почти не известна ( ситуация чуть-чуть исправилась, после получения в 2018 году Нобелевки Донной Стрикленд, их стали чаще упоминать всех троих).
Так что же нам известно о второй Марии?
Мария Гёпперт родилась в силезском городе Катовице, тогда принадлежащем Германии.
В 1918 году Лига Наций организовала референдум Верхней Силезии — где ей находиться. 22774 человека проголосовало за Германию, 3900 — за Польшу, но город переедали Польше. Семья педиатра Фридриха Гепперта и его супруги, Марии-старшей, преподавателя языка и литературы, с Марией, единственным ребенком в семье, вскоре переехала в Германию, в город Геттинген.
Марии повезло — она успела окончить частную школу, которая позволяла сдать экзамены для поступления в университет. Физика привлекала ее больше других наук - и не удивительно, ведь друзьями дома были Джеймс Франк и Макс Борн.
Еще до защиты докторской, которая состоялась в 1930 году, у Марии умер отец, а мать открыла пансион.
Однажды там остановился американский химик из Калтеха Джозеф Майер.
Молодые люди полюбили друг друга и вскоре сыграли свадьбу.
Это сыграло решающую роль в ее судьбе, поскольку Мария Гепперт-Майер, сохранив в своей двойной отцовскую фамилию в память о поколениях университетских профессоров - своих предков (она стала седьмым профессором в семье) вв итоге , отплыла с мужем в Штаты, поскольку Джозефу предложили место ассистент-профессора в Университете Джонса Хопкинса.
До прихода к власти Гитлера оставались считанные годы . Но три лета подряд Мария приезжала в Геттинген и работала с Борном.
В 1933 году эти визиты прекратились.
Но к женам профессоров, если они хотели быть не просто женами, в Университете Джонса Хопкинса относились . Получить позицию нормального ученого или преподавателя было невозможно, максимум помощника профессора - разбирать корреспонденцию. Но кабинет для работа ей дали.
В Колумбийском университете, куда к 1940 году переехали супруги, было еще хуже — ни официальной должности, ни жалования. Но здесь были Энрико Ферми и Гарольд Юри, который дал возможность читать лекции по химии. Вместе они начали заниматься изучением строения атомного ядра.
Чуть позже к исследованием Гепперт-Мейер присоединился Эдвард Теллер, создатель водородной бомбы.
Главным вопросом, которым уже после войны, работая ассистент-профессором Чикагского университета (снова без жалования, ибо жена профессора не может получать деньги), задалась Мария, был вопрос, как устроено атомное ядро. И что такое «магические числа».
Как сказала сама Мария Гепперт-Майер в Нобелевской лекции, «одно из главных свойств ядер, приведших к концепции оболочечной структуры ядра, проявляется в существовании такого свойства, которое обычно называется магическим числом. … Повод назвать число магическим состоит в том, что конфигурация с магическим числом нейтронов или протонов оказывается необычайно устойчивой независимо от числа других нуклонов».
Собственно, несмотря на то, что впервые указал на существование их немецкий физик Вальтер Эльзассер в 1933 году, можно сказать, что сама Гепперт-Майер и открыла их вместе с Эдвардом Теллером, когда они работали над статьей о происхождении химических элементов.
Гёпперт-Майер упорно билась над решением проблемы структуры ядра. В начале своей работы она обнаружила два магических числа: 50 и 82. Затем, анализируя экспериментальные данные, она нашла еще пять магических чисел, но объяснить их не могла.
Решающий момент наступил в 1948 г., когда Энрико Ферми спросил у нее: «Существуют ли какие-либо признаки спин-орбитальной связи?»
Вот они на фото - два великих физика, он - известный практически каждому и она, имя которой знают лишь единицы.
Поняв, что спин-орбитальное взаимодействие( в квантовой физике взаимодействие между движущейся частицей и её собственным магнитным моментом, обусловленным спином частицы) дает ключ к проблеме, она в тот же вечер сумела объяснить ядерные магические числа Гёпперт-Майер показала, что ядро также состоит из оболочек. По ее словам, атомное ядро напоминает по своему строению луковицу: оно состоит из слоев, содержащих протоны и нейтроны, которые обращаются вокруг друг друга и по орбите, как пары, вальсирующие на балу. Ядра стабильны, если оболочки протонов или нейтронов заполнены. Магические числа для ядер отличаются от магических чисел для атомных электронов, но аналогия между теми и другими с учетом соответствующих поправок существует.
О своей работе по теории ядерных оболочек Гёпперт-Майер сообщила в двух статьях, опубликованных в журнале « Physical Review » в 1948 и 1949 гг. Их появление совпало с публикацией почти такой же теории Й. Хансом Д. Йенсеном из Гейдельбергского университета, работавшим с Отто Хакселем и Гансом Э. Зюссом.
Гёперт -Майер и Йенсен встретились в 1950 г. в Германии, стали друзьями и вместе работали над книгой «Элементарная теория оболочечной структуры ядра» («Elementary Theory of Nuclear Shell Structure»), которая была опубликована в 1955 г.
И вот итог - Нобелевская премия по физике 1963 года (1/4 премии, совместно с Хансом Йенсеном, вторую половину получил Юджин Вигнер «за вклад в теорию атомного ядра и элементарных частиц, особенно с помощью открытия и применения фундаментальных принципов симметрии»). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, касающиеся оболочечной структуры ядра (for their discoveries concerning nuclear shell structure)».
Представляя новых лауреатов, Ивар Валлер из Шведской королевской академии наук напомнил слушателям, что до открытий Гёпперт-Майер «удавалось объяснить не более трех магических чисел... Она и Йенсен убедительно доказали всю важность оболочечной модели для систематизации накопленного материала и предсказания новых явлений, связанных с основным состоянием и низко лежащими возбужденными состояниями ядер».
Вот к чему приводит хорошо развитое образное мышление :)
Спасибо за внимание, с уважением, @maksina