Maria Goeppert-Mayer nasce il 28 giugno 1906

 Biografia della rubrica “Vita da genio” a cura di Chiara Oppedisano

Il 28 Giugno del 1906 a Katowice (allora in Germania) nasce Maria Goeppert-Mayer, figlia unica di un professore di pediatria e di un’insegnante. Con il papà di Maria la famiglia Goeppert era giunta alla sesta generazione di professori universitari. Ai suoi tempi per una donna era complicato ricevere un’educazione di alto livello, ciononostante a 17 anni Maria superò l’esame di ammissione all’Università di Göttingen, dove si iscrisse a matematica.

Dopo aver assistito a un seminario di Max Born sulla meccanica quantistica, si appassionò alla fisica. Nel 1930 discusse la sua tesi di dottorato di fronte a una commissione della quale facevano parte ben 3 premi Nobel: Born e Frank, premi Nobel per la fisica, e Windaus per la chimica.
A Göttingen conobbe Joseph Edward Mayer, uno studente americano venuto in Germania per lavorare con James Frank, che sposò nel 1930. Si trasferirono negli Stati Uniti poiché al marito fu offerta una posizione alla Johns Hopkins University di Baltimora. Maria fu costretta a continuare a lavorare su base volontaria a causa delle leggi contro il nepotismo che impedivano di assumere parenti. Riuscì comunque a continuare le sue ricerche sull’applicazione della meccanica quantistica in ambito chimico.
 La storia si ripeté nel 1939 quando il marito fu assunto dalla Columbia University e a lei fu offerto un ufficio ma non uno stipendio. Continuò a lavorare e si dedicò alla separazione degli isotopi dell’uranio con metodo fotochimico, che fu presto abbandonato perché non efficiente.

Nel 1946 si trasferirono a Chicago e per la prima volta Maria ottenne un lavoro vero e proprio, collaborando con il dipartimento di fisica dell’istituto per studi nucleari e con l’Argonne National Laboratory. Maria non aveva grande esperienza nella fisica nucleare, ma iniziò a collaborare con Edward Teller e discuteva spesso con Enrico Fermi, arricchendo in fretta le sue conoscenze in materia. Il suo lavoro riguardava anche lo studio delle abbondanze degli isotopi, ovvero atomi con stesso numero di protoni (Z) ma differente numero di neutroni e quindi diverso numero di massa (A). Proprio durante questi studi la scienziata iniziò a notare che i nuclei con un preciso numero (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) di protoni o neutroni erano particolarmente stabili. Questi numeri, detti “numeri magici”, la portarono ed elaborare un modello a shell (strati) per i nucleoni nei nuclei, simile a quello per la struttura delle shell di elettroni negli atomi. In questo modello i nuclei con uno strato esterno completo erano più stabili, come osservato sperimentalmente. Un modello di questo tipo non era stato considerato fino ad allora, nonostante le evidenze sperimentali, poiché il modello a goccia che descriveva il nucleo come un insieme omogeneo di nucleoni spiegava in maniera soddisfacente la fissione nucleare. Nel modello a shell invece i nucleoni sono trattati come indipendenti e Maria fu sicuramente aiutata nell'elaborazione del modello dalla sua formazione senza preconcetti in fisica nucleare.
Continuò a raccogliere evidenze sperimentali a supporto del modello, che non riusciva però a spiegare tutti i numeri magici; almeno finché in una discussione Enrico Fermi non le suggerì una possibile causa degli effetti osservati.  
Nel 1948, mentre si apprestava a inviare un articolo con le sue scoperte alla rivista Physical Review, venne a conoscenza del fatto che un gruppo di fisici in Europa, guidato da Hans Jensen, stava giungendo indipendentemente alle stesse conclusioni. Chiese alla rivista di attendere a pubblicare il suo articolo per aspettare i risultati dei colleghi europei. Nel 1950 incontrò Jensen, con il quale iniziò a collaborare, arrivando a scrivere con lui un libro sul modello a shell del nucleo. Nel 1963 condivisero metà premio Nobel per le loro scoperte (l’altra metà fu assegnata a Eugene Wigner).
Nel 1960 divenne professore ordinario di fisica all’Università della California, San Diego, dove proseguì le sue ricerche in fisica nucleare, nonostante un ictus che la colpí poco dopo il suo arrivo a San Diego limitandone le attività, fino alla sua morte nel 1972.
Maria Goeppert-Mayer è stata la seconda donna, dopo Marie Curie, a vincere il premio Nobel.

Fonti delle immagini

Ritratto in copertina: Smithsonian Institution Archives, Accession 90-105, Science Service Records, Image No. SIA2008-1865

Figura 1: Smithsonian Institution Archives, Accession 90-105, Science Service Records, Image No. SIA2008-1866