Nhà khoa học Maria Goeppert-Mayer người phụ nữ thứ hai giành Nobel Vật lý: Ảnh tư liệu

Maria Goeppert-Mayer, một trong những nhà vật lý nữ tiên phong của thế kỷ 20, đã để lại dấu ấn không thể phai mờ trong lịch sử khoa học với công trình đột phá về cấu trúc vỏ hạt nhân. Thành tựu này không chỉ mang lại cho bà giải Nobel Vật lý danh giá vào năm 1963 mà còn mở ra những hiểu biết sâu sắc về thế giới vi mô của nguyên tử. Cuộc đời và sự nghiệp của bà là minh chứng sống động cho tinh thần kiên trì, đam mê khoa học và khả năng vượt qua mọi định kiến xã hội.

Maria Goeppert sinh ngày 28 tháng 6 năm 1906 tại Kattowitz, Đức (nay là Katowice, Ba Lan), trong một gia đình trí thức với cha là giáo sư nhi khoa Friedrich Goeppert và mẹ là họa sĩ Maria Goeppert. Môi trường gia đình khuyến khích tư duy độc lập và niềm đam mê học hỏi đã ươm mầm cho tài năng của Maria từ thuở nhỏ.

Bà theo học tại Đại học Göttingen, một trong những trung tâm vật lý hàng đầu thế giới lúc bấy giờ. Tại đây, bà được học hỏi từ những tên tuổi vĩ đại như Max Born, James Franck và Adolf Otto Reinhold Windaus. Dưới sự hướng dẫn của Max Born, bà hoàn thành luận án tiến sĩ về lý thuyết hấp thụ photon bậc hai vào năm 1930. Đây là một công trình phức tạp và tiên phong, cho thấy khả năng tư duy sâu sắc và sự nhạy bén của bà trong lĩnh vực vật lý lý thuyết.

Sau khi kết hôn với nhà hóa học Joseph Edward Mayer vào năm 1930, Maria Goeppert-Mayer cùng chồng chuyển đến Hoa Kỳ. Giai đoạn đầu ở đất nước mới không hề dễ dàng đối với bà. Mặc dù sở hữu bằng tiến sĩ và tài năng vượt trội, Maria Goeppert-Mayer gặp khó khăn trong việc tìm kiếm một vị trí giảng dạy hoặc nghiên cứu chính thức trong các trường đại học. Thời kỳ đó, việc phụ nữ có được vị trí cao trong giới học thuật là điều cực kỳ hiếm hoi.

Bà phải chấp nhận các vị trí không lương hoặc bán thời gian tại Đại học Johns Hopkins, Đại học Columbia và Đại học Chicago: Ảnh tư liệu

Trong nhiều năm, bà phải chấp nhận các vị trí không lương hoặc bán thời gian tại Đại học Johns Hopkins, Đại học Columbia và Đại học Chicago. Tuy nhiên, những thách thức này không làm nhụt chí bà. Maria Goeppert-Mayer vẫn miệt mài nghiên cứu, tham gia các buổi hội thảo khoa học và không ngừng trau dồi kiến thức. Bà đã đóng góp đáng kể vào Dự án Manhattan trong Thế chiến thứ hai, làm việc tại Phòng thí nghiệm Los Alamos về các vấn đề liên quan đến đồng vị uranium.

Công trình nổi bật nhất của Maria Goeppert-Mayer bắt đầu vào cuối những năm 1940, khi bà quan tâm đến câu hỏi tại sao một số hạt nhân lại ổn định hơn những hạt nhân khác. Quan sát dữ liệu thực nghiệm, bà nhận thấy rằng các hạt nhân có số proton hoặc neutron bằng các con số cụ thể như 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 (sau này được gọi là “số thần kỳ” hay magic numbers) có độ ổn định đặc biệt.

Để giải thích hiện tượng này, Maria Goeppert-Mayer đã phát triển mô hình vỏ hạt nhân. Mô hình này giả định rằng các proton và neutron trong hạt nhân không di chuyển ngẫu nhiên mà được sắp xếp thành các lớp hoặc vỏ, tương tự như các electron trong nguyên tử. Ý tưởng then chốt của bà là thêm hiệu ứng liên kết spin–quỹ đạo mạnh vào mô hình, tức là sự tương tác giữa spin của nucleon (proton hoặc neutron) và chuyển động quỹ đạo của nó.

Sự bổ sung này đã giải thích một cách tuyệt vời các “số thần kỳ”. Theo mô hình của bà, khi một vỏ hạt nhân được lấp đầy bởi một số lượng nucleon nhất định, cấu hình này trở nên cực kỳ ổn định, giống như các khí hiếm có cấu hình electron đầy đủ. Công trình này đã cung cấp một khung lý thuyết mạch lạc để hiểu về cấu trúc bên trong của hạt nhân nguyên tử, mở ra một kỷ nguyên mới trong vật lý hạt nhân.

Năm 1963, Maria Goeppert-Mayer đã được trao giải Nobel Vật lý cùng với J. Hans D. Jensen (người độc lập phát triển mô hình tương tự) và Eugene Wigner (cho các công trình liên quan đến đối xứng trong vật lý hạt nhân). Bà trở thành người phụ nữ thứ hai trong lịch sử, sau Marie Curie, nhận được giải Nobel Vật lý và là người phụ nữ đầu tiên nhận giải thưởng này cho công trình nghiên cứu về cấu trúc hạt nhân.

Năm 1963, Maria Goeppert-Mayer đã được trao giải Nobel Vật lý: Ảnh tư liệu

Giải thưởng Nobel không chỉ là sự công nhận cho tài năng và sự cống hiến không ngừng nghỉ của Maria Goeppert-Mayer mà còn là một bước tiến quan trọng trong việc phá vỡ rào cản giới tính trong khoa học. Sau giải Nobel, bà được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý tại Đại học California, San Diego – một vị trí mà trước đó bà không thể có được.

Maria Goeppert-Mayer qua đời vào năm 1972, để lại một di sản khoa học đồ sộ. Công trình của bà về mô hình vỏ hạt nhân vẫn là một trong những nền tảng quan trọng nhất của vật lý hạt nhân hiện đại. Nó không chỉ giải thích sự ổn định của hạt nhân mà còn giúp dự đoán các tính chất của hạt nhân và cung cấp cơ sở cho nhiều nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.

Bên cạnh những đóng góp khoa học to lớn, Maria Goeppert-Mayer còn là nguồn cảm hứng cho nhiều thế hệ nhà khoa học đặc biệt là phụ nữ những người đang cố gắng theo đuổi sự nghiệp trong các lĩnh vực STEM. Cuộc đời bà là minh chứng cho việc tài năng và sự kiên trì sẽ được đền đáp, bất kể những rào cản hay định kiến xã hội nào. Bà không chỉ là một nhà vật lý xuất chúng mà còn là một biểu tượng của sự kiên cường và niềm đam mê khoa học bất tận.