Maria Goeppert-Meyer, die „Zwiebelmadonna“, die den Aufbau des Atomkerns entschlüsselte

Am 20. Februar 2022 jährt sich der Todestag von Maria Goeppert-Meyer zum 50. Mal. 1963 erhielt sie den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung des Schalenmodells des Atomkerns. Nach Marie Curie war sie die zweite Wissenschaftlerin, die den Nobelpreis für Physik erhielt, die dritte Person erschien erst 2018. Marias Erfahrungen und Leistungen werden selten beschrieben. Sie stammte aus einer Akademikerfamilie und wuchs im Wissenschaftsmekka Göttingen auf, doch ihre akademische Laufbahn wurde danach aufgrund ihres Geschlechts diskriminiert. Doch schließlich erlangte sie mit ihrem Talent und ihrer Beharrlichkeit die Aufmerksamkeit der Welt. Dieser Artikel ist dem Andenken dieses wahren Wissenschaftlers gewidmet.

Geschrieben von Qu Lijian

Maria Goeppert-Mayer (1906–1972) war nach Marie Curie die zweite Wissenschaftlerin in der Geschichte, die für ihre Forschungen zur Struktur des Atomkerns den Nobelpreis für Physik erhielt. Maria Mayer schlug vor, dass der Atomkern eine zwiebelartige Struktur habe, was den Physiker Pauli dazu veranlasste, Mayer „Die Zwiebelmadonna“ zu nennen.

Die Geschichte Unserer Lieben Frau von der Zwiebel ist so rührend wie eine Zwiebel.

Am 20. Februar 2022 jährt sich ihr Todestag zum 50. Mal. Ich schreibe diesen Artikel, um ihr zu gedenken.

Frei aufwachsen in Göttingen

Vor ihrer Heirat hieß Mayer Maria Goeppert. Sie wurde am 28. Juni 1906 in Kattowitz, Schlesien, Deutschland (heute Teil Polens) geboren. Marias Familie ist eine Akademikerfamilie. Bis zu ihrem Vater waren sechs Generationen Universitätsprofessoren.

Marias Vater, Friedrich Göppert, war Kinderarzt. Im Jahr 1910, als Maria vier Jahre alt war, wurde ihm eine Stelle als außerordentlicher Professor an der Universität Göttingen angeboten und er zog mit seiner Familie nach Göttingen, einer berühmten Universitätsstadt in Deutschland.

Friedrich Goeppert, Kinderarzt und Professor, hoffte, dass seine einzige Tochter Maria den Ruhm seiner Professorenfamilie fortführen würde.

Friedrich legte großen Wert auf die Förderung der wissenschaftlichen Interessen seiner einzigen Tochter. Als Maria dreieinhalb Jahre alt war, erklärte ihr Vater ihr, warum der Mond zu- und abnimmt. Als Maria 7 Jahre alt war, baute ihr Vater für sie eine Linse, mit der sie die Sonnenfinsternis beobachten konnte, und erklärte ihr geduldig und sorgfältig die Prinzipien der Sonnenfinsternis. Er nahm seine Tochter auch mit in den Steinbruch, um nach Fossilien zu graben, und in den Wald, um etwas über Pflanzen zu lernen.

Friedrich war ein untypischer deutscher Vater. Deutsche Väter dieser Zeit wahrten oft bewusst Distanz zu ihren Kindern. Friedrich möchte ein Kind großziehen, das mutig ist, gerne lernt und Risiken eingeht. Er dachte sogar, dass der schwache Charakter der Mutter das Kind behindern würde. Als Maria 8 Jahre alt war, kletterte sie oft auf Bäume. Friedrich schickte die Mutter des Kindes immer weg, weil er befürchtete, dass ihre Mutter ihre Tochter daran hindern würde, ihrer Natur freien Lauf zu lassen.

Maria im Fledermauskostüm

Maria litt schon als Kind unter Kopfschmerzen und dieses Problem blieb ihr Leben lang. Friedrich, ein berühmter Kinderarzt, konnte die Krankheit seiner Tochter nicht heilen. Er ermutigte seine Tochter: „Ich habe mein Bestes gegeben, um deine Krankheit zu heilen und habe alle Möglichkeiten ausprobiert, aber es ist mir nicht gelungen. Jetzt hast du keine Wahl mehr. Du hast jedoch immer noch zwei Möglichkeiten. Die eine ist, dich von der Krankheit besiegen zu lassen und dich selbst als Patientin zu bezeichnen. Die andere ist, stark zu sein, die Krankheit zu ignorieren und ein normales Leben zu führen.“ Maria entschied sich entschieden für Letzteres.

Damals lernten viele deutsche Mädchen nur Handarbeiten und warteten mit der Heirat, bis sie erwachsen waren. Friedrich hatte hohe Erwartungen an seine Tochter und ermutigte sie, „nicht nur eine Frau“ zu sein, also keine Hausfrau. Maria versprach ihrem Vater: „Ich werde nicht nur eine Frau sein.“

Maria strebt danach, die siebte Professorengeneration in ihrer Familie zu werden.

Neben der Prägung durch ihren Vater lernte Maria an der Universität Göttingen auch viele weltberühmte Wissenschaftler kennen. Die Universität Göttingen galt damals als das weltweite Heiligtum der Mathematik und Physik.

Maria reist mit der Familie Born

Der Mathematiker Hilbert und Marias Familie waren Nachbarn. In Hilberts Garten gab es eine lange Tafel für Diskussionen im Freien. Maria hat einmal den Unterricht geschwänzt, um zuzuhören, und war sehr interessiert. Jeden Samstagmorgen stand Hilbert vor der Tafel und hielt populärwissenschaftliche Vorträge für die Öffentlichkeit. Maria war nicht nur regelmäßige Besucherin der Vorlesungen, sondern wurde von Hilbert auch als besonderer Gast eingeladen.

Marias Familie und Max Borns Familie waren eng befreundet und Maria besuchte Max Borns Familie oft. Born betrachtete Maria als seine eigene Tochter. Ein anderer Nobelpreisträger für Physik, der Physiker James Franck, behandelte Maria wie seine Nichte.

1924 wurde Maria an der Universität Göttingen zugelassen und begann ihre akademische Karriere.

Aula der Universität Göttingen

College-Leben

Welches Hauptfach studierst du? Marias ursprüngliche Idee war, in die Fußstapfen ihres Vaters zu treten und Medizin zu studieren. Ihr Vater analysierte die Situation mit ihr und meinte, dass sie charakterlich nicht für ein Medizinstudium geeignet sei. Marias Vater ist ein wirklich kompetenter Vater. Er schuf für sie ein gutes Wachstumsumfeld und gab ihr in kritischen Momenten ihres Lebens konstruktive Ratschläge.

Maria beschloss, Mathematik zu studieren. Sie selbst interessierte sich für Mathematik und Göttingen war ein heiliger Ort für die Mathematik. Maria besuchte alle von Born unterrichteten Kurse und beeindruckte ihn mit ihrer hervorragenden Leistung im Unterricht. Born lud sie ein, an seinem Seminar teilzunehmen. Maria wurde bald Borns Lieblingsschülerin. Dann gab es Gerüchte, dass die Lehrerin und die Schülerin eine Affäre hatten. In Göttingen, einer Stadt mit einer so hohen IQ-Konzentration, sind dem Tratsch keine Grenzen gesetzt.

Marias Interesse an Physik wuchs und sie wechselte 1927 zum Physikstudium. Marias Ansicht über Mathematik und Physik ist folgende: „In der Mathematik geht es hauptsächlich darum, Probleme zu lösen … Auch in der Physik muss man Probleme lösen, aber die Probleme in der Physik kommen aus der Natur, nicht aus dem menschlichen Verstand.“

Noch wichtiger war, dass Maria sich besonders für das aufstrebende Gebiet der Quantenmechanik interessierte. Maria hat die Quantenmechanik nicht nur auf dem Papier studiert, sondern auch vor Ort an der Konstruktion der Quantenmechanik „mitgewirkt“. Denn von Göttingen aus wurden damals große Fortschritte in der Quantenmechanik erzielt.

Von links nach rechts: Weisskopf, Maria und Born

In Göttingen hielten Born und Frank gemeinsam ein Seminar zur Quantenmechanik ab, bei dem die Teilnehmer den Vortragenden jederzeit unterbrechen konnten, um ihre Meinung zu äußern, Fragen zu stellen oder auch scharfe Kritik zu üben. Maria und ihre Klassenkameraden konnten Heisenberg sogar zuhören, als er im Unterricht über die Ideen sprach, die er am Abend zuvor entwickelt hatte.

Unter Marias Klassenkameraden gingen viele wissenschaftliche Talente hervor, darunter der theoretische Physiker Victor Frederick Weisskopf (1908–2002); Molekularbiologe und Nobelpreisträger für Physiologie oder Medizin 1969 Max Ludwig Henning Delbrück (190-1981) usw.

Der junge Mann und die junge Frau waren zusammen und verliebten sich bald. Weiskopf verliebte sich in Maria. Es ist jedoch nicht leicht, Marias Herz zu gewinnen. Maria war in Göttingen ein beliebtes Mädchen und junge Männer, die auf der Suche nach einer Verabredung waren, stellten sich paarweise an. Das ist nicht verwunderlich, schließlich betrug das Verhältnis von männlichen zu weiblichen Studierenden an der Universität Göttingen damals 9 zu 1. Als Robert Millikan, der zum Studieren nach Göttingen kam, Maria sah, seufzte er: „Ich wünschte, wir hätten uns kennengelernt, bevor ich geheiratet habe.“

Der Mann, der schließlich das Herz der Schönheit eroberte, war ein junger Mann aus Amerika namens Joseph Mayer, den die Leute Joe nannten. Joe schloss sein Studium an der University of California, Berkeley mit einem Doktortitel in Chemie ab. 1928 kam er als Postdoktorand zu Frank an die Universität Göttingen, um Quantenmechanik zu studieren. Er ist Mieter in Marias Haus.

Qiao ist eloquent, gutaussehend und reich. Er ist auf jeden Fall groß, reich und gutaussehend. In Göttingen gilt man als reicher Mann, wenn man ein Fahrrad besitzt, aber Joe kaufte sich direkt einen „Cabrio-Sportwagen“, der extrem cool war und ihn zum coolsten Typ in Göttingen machte.

Maria, Joe und Marias Mutter fahren in Joes Auto

Die Unglücklichen verbreiteten das Gerücht, dass Maria hinter Joes Auto her sei. Tatsächlich besteht Joes größter Vorteil darin, dass er, genau wie Marias Vater, Marias akademische Bestrebungen und ihren Wunsch, Professorin zu werden, enthusiastisch unterstützt.

Was ist falsch daran, Professor zu sein? Warum unterstützen die anderen es nicht? Neben gesellschaftlichen Vorurteilen gibt es auch ganz praktische Probleme. Zu dieser Zeit gab es an den Universitäten fast keine Stellen für Frauen. So gab es beispielsweise an der Universität Göttingen nur eine Professorin für Mathematik und Physik (Emmy Noether). Auch wenn Sie Professorin werden, bekommen Sie kein Gehalt. Sie unterrichten Studierende und betreiben wissenschaftliche Forschung aus reiner Liebe.

Im Jahr 1929 verliebten sich zwei junge Menschen, Joe und Maria. Joe fuhr Maria durch die Niederlande und besuchte das Haus von Paul Ehrenfest, Einsteins Freund und einem der besten Lehrer in Göttingen. Maria sprach ausführlich über ihre Dissertation. Ehrenfest unterbrach sie plötzlich und sagte: „Das hast du sehr gut gesagt. Bist du fertig?“ Maria antwortete: „Noch nicht.“ Ehrenfest sagte: „Dann geh und fang an zu schreiben. Du kannst im Gästezimmer bleiben und die Gliederung fertigstellen. Komm nicht raus, bis du fertig bist.“

Paul Ehrenfest (1880–1933) war ein österreichischer Physiker, der 1922 die niederländische Staatsbürgerschaft erhielt. Seine wichtigsten Beiträge lagen auf dem Gebiet der statistischen Mechanik, insbesondere der Theorie der Phasenübergänge.

Maria betrat Ehrenfests Gästezimmer und war fassungslos. Eine Wand war mit Kriminalromanen bedeckt, eine andere Wand mit Biografien berühmter Wissenschaftler und eine weitere Wand mit Unterschriften von Menschen, die hier gelebt hatten. Maria stellte rasch die Gliederung der Arbeit fertig, sortierte die Kernpunkte der Arbeit und schrieb ihren Namen an die Wand.

Maria und Joe kehrten nach Göttingen zurück und hielten im Januar 1930 ihre Hochzeitszeremonie ab. Von da an nahm Maria den Nachnamen ihres Mannes an. Nach den Flitterwochen konzentrierte sich Maria auf die Fertigstellung ihrer Abschlussarbeit. Marias Doktorarbeit war eine theoretische Arbeit, die vorhersagte, dass Atome oder Moleküle zwei Photonen gleichzeitig absorbieren und auf ein höheres Energieniveau springen könnten. Marias Theorie wurde nach der Erfindung des Lasers in den 1960er Jahren experimentell bestätigt. Im März 1930 bestand Maria die Verteidigungs- und Abschlussprüfung und erhielt ihren Doktortitel.

Marias Ziel ist es, Universitätsprofessorin zu werden. In Deutschland ist die Chance, Professorin zu werden, sehr gering, während amerikanische Universitäten frauenfreundlicher zu sein scheinen. Maria beschloss, mit ihrem neuen Ehemann in die Vereinigten Staaten zu gehen.

Ein holpriger akademischer Weg

Am 1. April 1930 kamen die Meyers in den Vereinigten Staaten an. Joe Meyer wurde eine Lehrstelle an der Johns Hopkins University angeboten, Maria hingegen zu ihrer Enttäuschung nicht. Dies war damals der Trend an amerikanischen Universitäten. Den Ehefrauen und Verwandten von Professoren keine bezahlten Stellen anzubieten, war der sogenannte Anti-Vetternwirtschafts-Angriff. In Verbindung mit der Weltwirtschaftskrise konnten die Universitäten sogar noch weniger Stellen anbieten.

Die Johns Hopkins University (kurz Hopkins) ist eine private Forschungsuniversität mit Hauptcampus in Baltimore, Maryland, USA.

Hopkins verschaffte Maria einen Job als wissenschaftliche Mitarbeiterin, dessen Gehalt so niedrig war, dass man es ignorieren konnte. Sie verfügt über einen Büroplatz im Fachbereich Physik, hat Zugang zu den Forschungseinrichtungen der Universität und kann Lehrveranstaltungen besuchen. Maria übernahm eine hohe Lehrbelastung und unterrichtete sechs Kurse.

Zu dieser Zeit gab es in der Physikabteilung von Hopkins nur sehr wenige Professoren, die theoretische Forschung betrieben. Es gab einen Theoretiker, Karl Herzfeld (1892–1978), der in der chemischen Physik forschte, was auch das Forschungsgebiet war, für das sich Joe interessierte. Unter dem Einfluss dieser beiden Menschen betrat auch Maria dieses Feld. Die drei arbeiteten zusammen, um die Quantenmechanik auf chemische Probleme wie die Struktur organischer Verbindungen anzuwenden, und ihre Forschung zu Benzolspektren war ein Meilenstein auf dem Gebiet der Quantenchemie.

Maria gab ihre Forschungen in der Kernphysik nicht auf. Im Jahr 1935 schlug sie das Konzept des doppelten Betazerfalls vor, bei dem sich zwei Protonen im Atomkern gleichzeitig in zwei Neutronen verwandeln und zwei Positronen freisetzen oder sich zwei Neutronen gleichzeitig in zwei Elektronen verwandeln. Da sowohl Elektronen als auch Positronen Betateilchen sind, spricht man vom doppelten Betazerfall.

Von links nach rechts: Joe Meyer, Maria Meyer, Karl Hertzfeld

Trotz Marias herausragenden Leistungen war sie bei Hopkins nur als Teilzeit-Forschungsassistentin tätig. Joe hatte Mitleid mit seiner Frau. Er wusste, dass seine Frau die geborene Professorin war und einen ansehnlichen akademischen Lebenslauf vorweisen sollte. Qiao wollte sich für seine Frau einsetzen und für bessere Arbeitsbedingungen und Konditionen kämpfen. Doch Maria hielt ihren Mann davon ab, indem sie sagte, dass sie mit der Möglichkeit, Physik zu studieren, bereits zufrieden sei.

Marias höchstes Gehalt betrug 200 Dollar pro Jahr, was heute etwa 4.000 Dollar entspricht, und im Jahr 1935 plante die Physikabteilung, ihr Gehalt zu streichen. Professor Hertzfeld war äußerst wütend und schrieb einen Brief an den Präsidenten, um sich für sie einzusetzen. In dem Brief listete er Marias Leistungen und Werte auf und bat die Schule, Dr. Maria Meyers Gehalt auf 1.000 Dollar zu erhöhen. Eine Gehaltserhöhung brachte Hertzfelds Brief Maria zwar nicht ein, doch immerhin konnte sie ihr bisheriges Gehalt behalten.

1937 war Maria mit ihrem zweiten Kind schwanger. Sie empfand es als unbequem, mit einem dicken Bauch an Vorlesungen teilzunehmen, also beschloss sie, keine Vorlesungen mehr zu besuchen und schrieb gemeinsam mit ihrem Mann ein Lehrbuch über statistische Mechanik. Während Maria schwanger war und ein Buch schrieb, wurde ihr Mann Joe von der Universität entlassen. Während der Weltwirtschaftskrise war Hopkins‘ finanzielle Lage so schlecht, dass der Präsident beschloss, alle hochbezahlten Professoren zu entlassen. Dies bereitete den Meyers keine Schwierigkeiten, da sie sofort Angebote von der University of Chicago und der Columbia University erhielten. Joe entschied sich für die Columbia University. Nach der Geburt ihres zweiten Kindes zogen sie nach Norden nach New York.

Die Columbia University, eine private Forschungsuniversität von Weltrang in New York, USA, ist eine der Ivy-League-Universitäten.

In Columbia verdoppelte sich Joes Gehalt im Vergleich zu Johns Hopkins, doch Marias Situation verbesserte sich nicht nur nicht, sie wurde sogar noch schwieriger. Dies liegt nicht nur am externen wirtschaftlichen Umfeld, sondern schlimmer noch daran, dass an der Columbia University eine starke Atmosphäre der Diskriminierung von Frauen herrscht. Isidor Isaac Rabi, ein berühmter Professor und Kernphysiker an der Columbia University, sagte, die neuronale Struktur von Frauen sei von Natur aus nicht für die Wissenschaft geeignet. Sie können gute Wissenschaft betreiben, aber keine großartige.

Jemand hat für Maria ein Büro in der Physikabteilung eingerichtet. Als der Leiter der Physikabteilung, George Pigram, davon erfuhr, teilte er Maria mit, dass sie dort nicht willkommen sei. Maria hasste Levitra für den Rest ihres Lebens.

Harold Urey (1893–1981), Leiter der Chemieabteilung und Nobelpreisträger für Chemie, richtete für Maria ein Büro in der Chemieabteilung ein und verhalf ihr zum Titel einer Chemiedozentin. Allerdings waren Marias Leistungen im Fach Chemie nicht gut. Sie kann an akademischen Seminaren teilnehmen, jedoch nicht an den anschließenden Abendessen. Nach und nach hörte Maria auf, die Seminare zu besuchen.

Harold Urey (1893–1981) war ein amerikanischer Wissenschaftler, der 1934 für seine Entdeckung des Deuteriums, eines Wasserstoffisotops, den Nobelpreis für Chemie erhielt. Im Jahr 1953 schlossen Urey und Stanley Miller das klassische Experiment zur Entstehung des Lebens ab, das Miller-Urey-Experiment.

Im Dezember 1941 bewarb sich Maria um eine Teilzeitstelle am Sarah Lawrence College, einem Frauencollege. Der Interviewer fragte: Ist das Erlernen naturwissenschaftlicher Wissenschaften genauso wichtig wie das Erlernen des Anheizens eines Ofens? Maria hatte nicht damit gerechnet, dass jemand eine solche Frage stellt, also fragte sie zurück: Lernen Schüler lesen und schreiben, nur um Rezepte zu lesen?

Maria bestand das Vorstellungsgespräch und nahm die Stelle als Dozentin für Integrated Science an, einem Studiengang, der Physik, Chemie, Astronomie usw. integriert. Obwohl das Unterrichtskonzept relativ fortgeschritten und das Unterrichtsniveau sehr hoch war, waren die Unterrichtssituation eher schlecht. Die Mädchen strickten Pullover, während sie dem Unterricht zuhörten. Es stellte sich heraus, dass dies ihre erste offizielle bezahlte Anstellung in ihrem Leben war.

Bald bekam Maria einen anderen Teilzeitjob. Yuri war für ein Unterprojekt des Manhattan-Projekts verantwortlich und lud sie zur Teilnahme ein. In dem von Yuri geleiteten Projekt konnte Maria ihr Talent voll unter Beweis stellen, die aufrichtige Bewunderung ihrer Kollegen gewinnen und sich in der akademischen Gemeinschaft einen Namen machen.

Nach der Niederlage und Kapitulation Japans gaben die am Manhattan-Projekt beteiligten Physiker ihre Forschung an militärischen Projekten auf und kehrten in die akademische Forschung zurück. Zahlreiche Physiker schlossen sich der Universität von Chicago an und gründeten ein interdisziplinäres Institut zur Erforschung von Atomkernen.

1946 kamen die Meyers auch an die University of Chicago.

Die University of Chicago ist eine private Forschungsuniversität von Weltrang mit Sitz in Chicago, Illinois, USA

Kernstruktur

An der Universität von Chicago war Maria als „Voluntary Associate Professor“ tätig und wurde bald darauf zur „Voluntary Professor“ befördert, was allerdings immer noch eine unbezahlte Tätigkeit war. Dieses Mal war es jedoch anders. Maria war das völlig egal, denn hier diskriminierte sie nicht nur niemand, jeder bewunderte sie und jeder kannte ihr Niveau.

Maria wurde außerdem Mitglied des Fachbereichsausschusses und beteiligte sich an wichtigen Angelegenheiten wie der Anwerbung von Lehrkräften, Zulassungen und der Entwicklung der Studierenden. Der Schwierigkeitsgrad der Aufnahmeprüfung für die Graduiertenschule der Universität von Chicago ist in den gesamten Vereinigten Staaten bekannt. Zu diesem Ton hat Maria beigetragen. Sie sagte einmal: „Uns interessieren nur zukünftige Heisenbergs!“ Unter den Studenten, die nach ihrer Teilnahme die erste Prüfung ablegten, befanden sich vier Nobelpreisträger und 13 Mitglieder der American Academy of Sciences.

Das Institut für Kernforschung der Universität Chicago veranstaltet jede Woche akademische Seminare. Für die Seminare gilt nur eine Regel: „Unterbrechen Sie nicht die Unterbrechungen anderer“, was durchaus an das Göttinger Erbe erinnert. Maria wusste, dass sie am richtigen Ort war.

Maria ist am Pult leidenschaftlicher und kann sich beim Unterrichten angesichts der hohen Qualität ihrer Schüler gehen lassen. Maria ist eine starke Raucherin. In der einen Hand hält sie eine Zigarette, in der anderen ein Stück Kreide. Sie stößt Rauch aus, während sie tiefgründige Physik erklärt. Sie lässt sich so hinreißen, dass sie die Kreide im Mund hält, als wäre es eine Zigarette, und die Zigarette als Kreide verwendet, um die Tafel zu verbrennen. Zur gleichen Zeit war auf der anderen Seite des Ozeans ein Volkslied weit verbreitet: „Der Himmel im befreiten Gebiet ist klar“, das Marias damalige Stimmung vielleicht am besten widerspiegelt.

Zu diesem Zeitpunkt ergab sich für sie eine neue Arbeitsmöglichkeit. Einer ihrer Studenten bei Hopkins ist heute Leiter der theoretischen Abteilung am Argonne National Laboratory und lud sie ein, Vollzeitprofessorin zu werden. Maria wollte ihre Stelle an der Universität von Chicago nur ungern aufgeben, obwohl es sich um eine unbezahlte Stelle handelte, und so stimmte sie nur einer Teilzeitprofessur in Argonne zu. Das Argonne National Laboratory stimmte zu und bot ein großzügiges Gehalt an.

Maria Meyer und Kollegen am Argonne National Laboratory

Marias wichtiges Forschungsthema am Argonne National Laboratory ist das kosmologische Modell der Entstehung der Elemente. Als Maria die relevanten Daten sortierte, bemerkte sie, dass die Anzahl der Nukleonen in häufig vorkommenden Isotopen einer Regelmäßigkeit aufwies. Besonders stabil waren Atomkerne mit den Nukleonenzahlen 2, 8, 20, 28, 50, 82 und 126. Diese Zahlen wurden magische Zahlen genannt. Maria kam zu dem Schluss, dass magische Zahlen ein wichtiger Hinweis zur Entschlüsselung der Struktur des Atomkerns seien. Auch andere entdeckten dieses Muster, erwarteten jedoch nicht, dass es mit der Struktur des Atomkerns zusammenhängt.

Maria sammelte weiterhin experimentelle Daten zu Atomkernen. Je mehr Daten sie sammelte, desto deutlicher wurde, dass Kerne ähnliche Symmetrien wie Atome aufweisen. Maria zog eine Analogie zur Elektronenschalenstruktur von Atomen und schlug vor, dass auch der Atomkern eine Schalenstruktur habe. Edelgasatome sind besonders stabil und reagieren nur schwer mit anderen Atomen. Sie glaubt, dass dies daran liegt, dass die Elektronen alle Schalen ausfüllen und es für sie schwierig ist, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben.

Ähnlich wie Elektronen in Atomen werden die Energieniveaus im Kern aus der Quantenmechanik abgeleitet und als Schalen bezeichnet. Protonen und Neutronen füllen jede Schale. Bei manchen Isotopen sind alle Schalen gefüllt, ähnlich wie bei Edelgasatomen. Dabei handelt es sich um stabile Isotope. Tatsächlich ist diese Idee nicht ganz neu. Dieser Vorschlag wurde bereits früher gemacht, aber schließlich verworfen, weil er physikalisch keinen Sinn ergab.

Die Elektronen bilden durch elektrostatische Kräfte mit großer Reichweite Schalenstrukturen, während die Kräfte zwischen den Nukleonen Kräfte mit kurzer Reichweite sind. Maria möchte eine Erklärung zur Quantenmechanik geben.

Maria arbeitet den ganzen Tag und geht abends nach Hause. Sie fühlt sich nicht nur nicht müde, sondern sogar aufgeregt. Sie fragte die Kinder nicht mehr nach ihrem Alltag und ihrem Studium, sondern zündete sich eine Zigarette an und sprach mit Joe über ihre neuen Gedanken des Tages, und Joe äußerte auch seine eigenen Ideen. Obwohl Joe Chemiker ist, ähneln Marias Fragen stark den Valenzelektronen in der Chemie und sie macht oft inspirierende Vorschläge.

An der Universität von Chicago unterstützte nur ein Physiker ihre Idee: Fermi. Maria hat dies oft mit Fermi besprochen.

Eines Tages diskutierten Fermi und Maria im Büro erneut über die Schalenstruktur des Atomkerns. Zu diesem Zeitpunkt kam jemand herüber und bat Fermi, ans Telefon zu gehen. Fermi stand auf, ging zur Tür, drehte sich um und fragte: „Haben Sie über die Spin-Bahn-Kopplung nachgedacht?“ Dann beeilte er sich, ans Telefon zu gehen. Zehn Minuten später kam Fermi vom Telefon zurück und stellte fest, dass Maria wie eine Besessene war. Sie redete ununterbrochen wie ein Maschinengewehr, und ihre Stimme war so scharf, dass Fermi Kopfschmerzen bekam. Fermi sagte: „Erklären Sie es mir morgen noch einmal, wenn Sie ruhig sind.“ Anschließend verließ er lächelnd das Büro.

Fermis Worte ermöglichten es Maria, all ihre Gedanken zu einem Ganzen zu integrieren – das Problem war gelöst.

In Marias Theorie ist der Atomkern wie eine Tanzfläche und Protonen und Neutronen sind Tänzer, die paarweise Walzer tanzen. Die Tänzer selbst rotieren und ein Tänzerpaar kreist gemeinsam um die Mitte der Tanzfläche. Auf der Tanzfläche wird es mehrere Schichten großer Kreise geben, die die Schalenschichten bilden.

Kernschalenmodell

Enrico Fermi und Maria Meyer

Marias Modell hat alle magischen Zahlen erfolgreich berechnet. Der nächste Schritt bestand darin, die Arbeit zu schreiben, und Maria verfiel erneut in Prokrastination, genau wie sie es bei ihrer Dissertation getan hatte.

Bald kam die Nachricht, dass drei deutsche Physiker eine ähnliche Theorie entwickelt hatten. Maria hatte es immer noch nicht eilig. Joe fand dieses Verhalten unverständlich und sogar Marias Kollegen am Argonne National Laboratory fanden es unverständlich. Das ist Maria, bescheiden, wettbewerbsscheu und ohne den geringsten Sinn darin zu sehen, andere zu besiegen.

Maria konnte es ertragen, Joe jedoch nicht. Eines Tages drückte Joe Maria einen Stift in die Hand und befahl ihr zu schreiben! Nachdem Maria mit dem Schreiben fertig war, bat sie Fermi, gemeinsam mit ihr zu unterschreiben. Sie wusste, dass es ohne Fermis Anleitung keine solche Arbeit geben würde. Fermi lehnte dies jedoch ab und sagte: „Dies ist Ihre Theorie, ich werde sie nicht unterschreiben.“ Maria wusste, dass Fermi sie förderte, und wenn Fermis Name auf der Zeitung stünde, würde ihr Beitrag unterschätzt werden.

Jensen-Denkmal an der Universität Heidelberg, Deutschland. Johannes Hans Daniel Jensen (25. Juni 1907 – 11. Februar 1973) war ein deutscher Physiker, der 1963 für seine Arbeit zur Kernschalentheorie den Nobelpreis für Physik erhielt.

Am Ende wurde die Arbeit des deutschen Wissenschaftlers Jensen und anderer zuerst veröffentlicht und sie war fast identisch mit Marias Arbeit. Maria war zunächst etwas enttäuscht, änderte jedoch bald ihre Meinung und erkannte, dass die Tatsache, dass zwei Menschen unabhängig voneinander die gleiche Theorie aufgestellt hatten, bedeutete, dass diese Theorie wahrscheinlicher richtig war und es einfacher sein würde, andere davon zu überzeugen. Als sie daran dachte, war sie erleichtert.

Maria und Jensen konkurrierten nicht um Priorität, sondern sympathisierten miteinander. Jensen schrieb an Maria: „Sie haben Fermi überzeugt, und ich habe Heisenberg überzeugt. Was kann man mehr verlangen?“ Maria und Jensen wurden später enge Freunde und Mitarbeiter und hatten sogar einen Liebesskandal. Man sieht, dass der Frauenschwarm dieses Jahres noch immer so charmant ist wie eh und je.

Im Jahr 1955 veröffentlichten die beiden gemeinsam „Elementary Theory of Nuclear Shell Structure“, womit sie ihren Status als Begründer der Theorie der Kernschalenstruktur festigten, was gegenüber Jensens beiden Mitarbeitern unfair war.

Im Jahr 1954 verstarb Fermi, die Seele des Kernforschungsinstituts der Universität Chicago. Das Institut zerfiel und ein Wissenschaftler nach dem anderen verließ die Universität Chicago. Im Jahr 1959 unterbreitete die University of California, San Diego, den Meyers ein Stellenangebot. Als die Universität von Chicago davon erfuhr, beschloss sie sofort, Maria als ordentliche Professorin einzustellen, doch sie lehnte ab. Die Meyers beschlossen, an der University of California in San Diego zu arbeiten, und 1960 wurde Maria endlich ordentliche Professorin mit vollem Gehalt, 30 Jahre nachdem sie ihren Doktortitel erworben hatte!

Kurz nach ihrer Ankunft an der UC San Diego erlitt Maria einen Schlaganfall, der ihren linken Arm lähmte und von dem sie sich nie erholte. Ihre geliebte Lehr- und wissenschaftliche Forschungskarriere unterbrach sie jedoch nicht.

1963 teilte sich Maria den Nobelpreis für Physik mit Jensen und ihrem Lehrer Wigner in Göttingen und war damit nach Marie Curie die zweite Frau, die den Nobelpreis für Physik erhielt.

Maria Mayer und der König von Schweden bei der Nobelpreisverleihung 1963

1966 veröffentlichte Maria ihre letzte Arbeit. Maria Goeppert-Meyer starb am 20. Februar 1972 im Alter von 66 Jahren an einem Herzinfarkt.

Abschluss

Maria Goeppert-Meyer wurde in eine Akademikerfamilie hineingeboren und wuchs in einem wissenschaftlichen Paradies auf. Aufgrund der damaligen Zeit konnte sie jedoch 30 Jahre lang keine offizielle Position an einer akademischen Einrichtung innehaben, was bedauerlich ist.

Maria sagte einmal, wenn eine Frau Wissenschaftlerin werden wolle, müsse sie einen Wissenschaftler heiraten. Als Joe Maria den Hof machte, sagte er, er habe sie dabei unterstützt, Wissenschaftlerin zu werden, und das habe er auch getan. Maria hat halb so viele Medaillen wie Joe.

Maria wurde in ihrer Karriere mit zahlreichen Diskriminierungen und Hindernissen konfrontiert, erhielt jedoch auch starke Unterstützung von ehrenwerten Wissenschaftlern wie Urey, Fermi und anderen Spitzenwissenschaftlern. Wenn Frauen jedoch ungehindert in die Wissenschaft gelangen sollen, können wir uns nicht nur auf die Hilfe guter Menschen verlassen. Wichtiger sind die Reform des Sozialsystems und der Aufbau einer kulturellen Atmosphäre. Die Forschung zeigt schon lange, dass Erfolg in den Naturwissenschaften nichts mit dem Geschlecht zu tun hat. die Kluft zwischen den Geschlechtern ist rein kulturell bedingt. Die gesamte Gesellschaft sollte ein wissenschaftlicheres Verständnis für die Geschlechterunterschiede in wissenschaftlichen Berufen entwickeln und eine wissenschaftlichere Sozialkultur gestalten, um mehr Frauen dabei zu unterstützen, den Weg in die Wissenschaft einzuschlagen.

Nach Maria Mayer wurden 2018 und 2020 die dritte (Donna Strickland) und vierte (Andrea Ghez) Gewinnerin des Nobelpreises für Physik bekannt gegeben. Wir freuen uns auf weitere herausragende Wissenschaftlerinnen in der Zukunft.

Verweise

[1] Maria Goeppert Mayer: Physikerin (Frauen in der Wissenschaft) von Joseph Ferry

[2] Nobelpreisträgerinnen in der Wissenschaft: Ihr Leben, ihre Kämpfe und ihre bedeutsamen Entdeckungen: Zweite Ausgabe von Sharon Bertsch McGrayne

[3] Mei Zhenyue, Frau Meyer, Physics, 1984 Bd. 13 (8): 507-510

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