Maria Goeppert-Mayer
Modèle:Voir homonymes Modèle:Infobox Scientifique
Maria Gertrud Käte Goeppert, dite Maria Goeppert-Mayer (née le Modèle:Date de naissance à Kattowitz, ville du Royaume de Prusse à l'époque, et morte le Modèle:Date de décès à San Diego en Californie), est une physicienne germano-américaine. Après Marie Curie qui l'obtient en 1903, elle est la deuxième femme à avoir obtenu le prix Nobel de physique. Il faudra attendre 2018 pour qu'une troisième femme, Donna Strickland, reçoive ce prix.
En 1929, alors étudiante en doctorat à l'université de Göttingen, elle démontre théoriquement l'existence de l'absorption à deux photons (ADP). En 1935, après avoir suivi son mari aux États-Unis à l'université Johns-Hopkins, où il n'est possible que de lui offrir un poste d'assistante sans salaire<ref>Modèle:Ouvrage</ref>, elle publie un article historique sur la double désintégration bêta. Pendant la Seconde Guerre mondiale, elle rejoint le projet Manhattan et collabore avec Edward Teller.
C'est en travaillant par la suite à l'université de Chicago qu'elle développe le modèle en couches qui lui vaudra plus tard d'être co-lauréate, avec Hans Daniel Jensen, du prix Nobel de physique de 1963 « pour leurs découvertes à propos de la structure en couches du noyau atomique ». En 1960, elle obtient un poste de professeur à l'université de Californie à San Diego.
Biographie
Jeunesse et études à Göttingen
Née en 1906 à Kattowitz (province de Silésie, Royaume de Prusse), c'est l'enfant unique de Friedrich Goeppert et de sa femme Maria, née Wolff<ref>Modèle:Harvsp</ref>. En 1910, sa famille déménage à Göttingen lorsque son pèreModèle:Sfn est engagé comme professeur de pédiatrie à l'université de GöttingenModèle:Sfn. Goeppert est plus proche de son père que de sa mère, expliquant que « son père était plus intéressant ; après tout, c'était un scientifique »Modèle:Sfn.
Goeppert est éduquée à la Höhere Technische de Göttingen, une école pour filles de la classe moyenne se destinant à des études supérieuresModèle:Sfn. En 1921, elle entre au Frauenstudium, une école secondaire privée gérée par des suffragettes qui vise à préparer les jeunes filles pour l'université. Elle passe l’abitur, l'examen d'admission à l'université, à 17 ans (un an avant l'âge normal) avec trois autres filles de son école, ainsi que trente garçons. Toutes les filles réussissent l'examen et seulement un des garçonsModèle:Sfn.
Au printemps 1924 Goeppert entre à l'université de Göttingen où elle étudie les mathématiquesModèle:Sfn. À une époque où le taux de chômage était élevé, il y avait pénurie de femmes professeurs de mathématiques pour les écoles pour filles, ce qui amenait davantage de femmes dans ce domaine d'études. À Göttingen, il y avait même une professeure de mathématiques, Emmy Noether. Toutefois, en général, les étudiantes s'intéressaient davantage au Modèle:Lien qu'à poursuivre un doctoratModèle:Sfn.
Goeppert s'intéresse à la physique plus qu'à l'enseignement et poursuit son doctorat. Dans sa thèse de physique de 1929, elle démontre théoriquement l'existence de l'absorption à deux photons (ADP)<ref name=Goeppert-Mayer_1931>Modèle:Article</ref>,Modèle:Sfn. Elle s'appuie en particulier sur le principe d'incertitude d'Heisenberg pour prévoir qu'un atome ou une molécule pourrait absorber deux photons simultanément. Eugene Wigner a plus tard décrit cette thèse comme « une œuvre de clarté et de concrétude »Modèle:Sfn. La première mise en évidence expérimentale de ce phénomène, qui ne se produit que pour des intensités lumineuses très fortes, n'a lieu que trente ans plus tard lors de l'apparition des lasers<ref>Modèle:Article</ref>. Ses examinateurs sont trois futurs lauréats du prix Nobel, Max Born, James Franck et Adolf Otto Reinhold WindausModèle:Sfn.
Le Modèle:Date-, Goeppert épouse Joseph Edward Mayer, un des assistants de James FranckModèle:Sfn ; ils s'étaient connus lorsque Mayer avait séjourné dans la famille GoeppertModèle:Sfn. Le couple déménage alors aux États-Unis, la patrie de Mayer, où l'université Johns-Hopkins lui offre un poste de professeur de chimieModèle:Sfn. Ils ont deux enfants, Maria Ann et Peter ConradModèle:Sfn.
États-Unis
Le sexisme et des règles strictes contre le népotisme empêchent l'université Johns-Hopkins d'embaucher Goeppert-Mayer en tant que membre du corps professoral, mais on lui donne un poste d'assistante au département de physique pour travailler avec de la correspondance en allemand. Elle ne reçoit initialement aucun salaire, seulement un lieu de travail et l'accès aux installations. Elle enseigneModèle:Sfn,Modèle:Sfn et publie un article historique sur la double désintégration bêta en 1935<ref>Modèle:Article</ref>. Il y a peu d'intérêt pour la mécanique quantique à l'université Johns-Hopkins, mais elle travaille avec Karl Herzfeld, collaborant à un certain nombre d'articles. Elle retourne également à Göttingen pendant les étés de 1931, 1932 et 1933 pour travailler avec Max Born, écrivant un article avec lui pour le Handbuch der Physik. En 1933, l'arrivée au pouvoir du NSDAP met fin à ceci, tandis que de nombreux universitaires, y compris Max Born et James Franck, perdent leur emploi. Goeppert-Mayer et Herzfeld s'impliquent dans les efforts de secours aux réfugiésModèle:Sfn,Modèle:Sfn.
Joseph Mayer est congédié en 1937, pour une raison qu'il pensait liée à son épouse et à la misogynie du doyen des sciences physiques. Il prend un nouvel emploi à l'université ColumbiaModèle:Sfn. Le doyen du département de physique, Modèle:Lien, s'arrange pour qu'elle ait un bureau, mais elle ne reçoit pas de salaire. Elle se lie d'amitié avec Harold Urey et Enrico Fermi, lequel est arrivé à l'université Columbia en 1939. Fermi lui demande d'enquêter sur la valence des éléments transuraniens inconnus. En utilisant le modèle de Thomas-Fermi, elle prédit qu'ils forment une nouvelle série similaire à celle des terres rares. Cela s'est avéré être correctModèle:Sfn.
Projet Manhattan
En Modèle:Date-, Goeppert-Mayer obtient son premier poste professionnel rémunéré, l'enseignement des sciences à temps partiel au Sarah Lawrence College. Au printemps 1942, alors que les États-Unis sont en pleine Seconde Guerre mondiale, elle rejoint le projet Manhattan. Elle accepte un poste de chercheur à temps partiel sous la direction d'Harold Urey au laboratoire Substitute Alloy Materials (SAM) de l'université Columbia. L'objectif de ce projet étant de trouver un moyen de séparer l'uranium 235 fissible de l'uranium naturel, elle étudie les propriétés thermodynamiques chimiques de l'hexafluorure d'uranium et la possibilité de séparer des isotopes par des réactions photochimiques. Cette méthode s'est avérée irréalisable à l'époque, mais le développement ultérieur de lasers a fini par rendre possible le procédé SILEXModèle:Sfn.
Grâce à son ami Edward Teller, Goeppert-Mayer obtient un poste à l'Université Columbia dans le cadre du Projet opacité, qui a pour but l'étude des propriétés de la matière et du rayonnement à des températures extrêmement élevées avec, en ligne de mire, le développement de la «super bombe de Teller», le programme en temps de guerre de développement d'armes thermonucléairesModèle:Sfn. En Modèle:Date-, Joseph Mayer rejoint le théâtre d'opérations de la guerre du Pacifique et Goeppert-Mayer laisse ses enfants à New York pour se joindre au groupe de Teller au laboratoire de Los Alamos. Joseph Mayer revient du Pacifique plus tôt que prévu et ils retournent ensemble à New York en Modèle:Date-Modèle:Sfn,Modèle:Sfn.
En Modèle:Date-, Joseph Mayer devient professeur au département de chimie et au nouvel Institut Enrico-Fermi de l'université de Chicago ; Maria Goeppert-Mayer parvient elle aussi à devenir, bénévolement, professeur agrégé de physique à l'école. Quand Teller accepte également un poste là-bas, elle peut continuer avec lui le travail entamé par le Projet opacité. Lorsque l'Argonne National Laboratory est fondé à proximité le Modèle:Date-, Goeppert-Mayer se voit offrir un emploi à temps partiel comme « physicien senior » à la division de physique théorique. Elle programme l'ENIAC de l'Aberdeen Proving Ground pour résoudre des problèmes de criticité pour un Modèle:Lien en utilisant la méthode de Monte-CarloModèle:Sfn.
Modèle en couches
Pendant son séjour à Chicago et Argonne à la fin des années 1940, Goeppert-Mayer développe un modèle mathématique pour la structure en couches du noyau atomique, qu'elle publie en 1950<ref>Modèle:Article</ref>,<ref>Modèle:Article</ref>. Son modèle explique pourquoi certains nombres de nucléons dans un noyau atomique donnent des configurations particulièrement stables. Ces nombres sont appelés « nombres magiques » par Eugene Wigner : 2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126. Enrico Fermi lui avait fourni une intuition utile en lui demandant : « Y a-t-il quelque indication de couplage spin-orbite ?Modèle:Sfn » Elle réalise alors que c'est bien le cas et postule que le noyau est une série de couches fermées et que, donc, des paires de neutrons et protons ont tendance à s'apparierModèle:Sfn,<ref name="nndb">Modèle:Lien web</ref>. Elle décrit l'idée comme suit :
Trois scientifiques allemands, Otto Haxel, J. Hans D. Jensen et Hans Suess, travaillaient aussi sur ce problème et arrivent indépendamment à la même conclusion. Leurs résultats sont annoncés dans le numéro de Physical Review, avant l'annonce de Goeppert-Mayer de Modèle:Date-<ref>Modèle:Article</ref>,<ref>Modèle:Article</ref>. Peu après, elle collabore avec eux. Hans Jensen et Maria Goeppert-Mayer coécrivent un livre en 1950 : Elementary Theory of Nuclear Shell StructureModèle:Sfn.
En 1963, elle est colauréate avec Hans Daniel Jensen du prix Nobel de physique (l'autre prix Nobel de physique décerné cette année-là revenant à Eugene Wigner) « pour leurs découvertes à propos de la structure en couches du noyau atomique »<ref name=laureat_nobel_1963>Modèle:Lien webModèle:Commentaire biblio SRL</ref>. Elle est la deuxième femme prix Nobel de physique, après Marie CurieModèle:Sfn.
Fin de carrière et décès
En 1960, Goeppert-Mayer obtient un poste de professeur à l'université de Californie à San Diego. Bien qu'elle souffre d'un AVC peu après son arrivée, elle continue à enseigner et poursuit ses recherches pendant plusieurs annéesModèle:Sfn,Modèle:Sfn. Elle meurt à San Diego, le Modèle:Date-<ref>Modèle:Article</ref>, des suites d'une crise cardiaque survenue l'année précédente, qui l'avait laissée dans le coma. Elle est enterrée à Modèle:Lien à San Diego<ref name="nndb"/>.
Postérité
En 1929, elle démontre théoriquement l'existence de l'absorption à deux photons (ADP), tandis que la première mise en évidence expérimentale de l'ADP n'a lieu que trente ans plus tard, avec l'invention des lasers. De nombreuses applications ont été développées à partir du principe de l'ADP, telles que la limitation optique, le stockage optique 3-D de l'information, l'imagerie médicale, la microscopie par excitation à deux photons, la micro-fabrication et la photochimiothérapie.
Son nom a été donné à une unité de mesure de l'efficacité d'absorption, le Goeppert-Mayer, en abrégé « GM », qui vaut 10−50 cm4.s.photons−1<ref>Modèle:Article</ref>.
Hommages
- Elle est inscrite au National Women's Hall of Fame.
- Le cratère vénusien Goeppert-Mayer a été nommé en son honneurModèle:Sfn.
- Une rue du campus Paris-Saclay, porte son nom<ref>Modèle:Article</ref>,<ref>Modèle:Lien web</ref>.
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