María Goeppert Mayer Ganó el Premio Nobel de Física en 1963 por proponer el modelo de capas nuclear, teoría que describe la estructura interna del núcleo y una dinámica para los nucleones quien formuló un modelo de capas que por fin permitía entender cómo funciona el núcleo de los átomos. Su dominio de las matemáticas que gobiernan la mecánica cuántica le llevó a esa hazaña, que supuso un impulso decisivo para la física nuclear y de partículas María Goeppert-Mayer nació en 1906 en Katowice, Alemania (aunque actualmente esa ciudad pertenece a Polonia) Goeppert-Mayer fue discriminada en el medio por ser mujer. Aunque a los 24 años ya había obtenido su título de doctora, y a pesar de haber estudiado la mecánica cuántica con maestros como Max Born, James Franck y Adolf Windaus, no recibió ofertas de trabajo al titularse.Después de casarse con el químico Joseph Edward Mayer consiguió un trabajo adhonorem en el Departamento de Física de The Johns Hopkins University en EE.UU. Sin embargo no tuvo la misma suerte en la Universidad de Columbia en Nueva York, lugar en el que su esposo había encontrado un nuevo trabajo. Su vida profesional comenzó realmente en 1946 cuando la nombraron profesora en un departamento de física en Chicago y obtuvo un puesto en los Laboratorios Nacionales en Argonne. Para esos años ya había establecido vínculos con los físicos Edward Teller y Enrico Fermi, lo que le permitió desarrollarse en el área de la física nuclear. Fue así como concibió la idea de números mágicos, es decir, que núcleos con ciertos números de protones o de neutrones deberían ser más estables. Sin embargo, la explicación teórica faltaba. De acuerdo señala el sitio www.profisica.cl, “Maria recuerda que en un seminario Fermi preguntó si había alguna evidencia de acoplamiento espín-órbita al interior del núcleo, lo que la puso a trabajar frenéticamente por un par de días y noches hasta encontrar la explicación faltante. Se la presentó a Fermi quien no sólo la aceptó, sino que la incorporó a sus clases de física nuclear en la semana siguiente. Esto la llevó a colaborar con su competidor, Hans Jensen, a quien conoció recién en 1950, iniciando una provechosa sociedad que afianzó el modelo nuclear de capas, tema sobre el cual publicaron artículos y un libro, lo que les abrió el camino hacia el Premio Nobel que compartieron en el año 1963, conjuntamente con Eugene Wigner”. Goeppert-Mayer murió el 20 de febrero de 1972. Tuvieron que pasar justo 60 años desde que Marie Curie ganó el Nobel de Física en 1903 para que una mujer volviera a recibir el galardón. Fue la alemana Maria Goeppert-Mayer, quien formuló un modelo de capas que por fin permitía entender cómo funciona el núcleo de los átomos. Su dominio de las matemáticas que gobiernan la mecánica cuántica le llevó a esa hazaña, que supuso un impulso decisivo para la física nuclear y de partículas. Goeppert brilló en un campo tradicionalmente reservado a los hombres —hasta 2018 ese premio no volvió a reconocer a otra mujer— y a ella el reconocimiento le llegó tras una larga carrera científica “de prestado”: pasó muchos años sin cobrar ni por sus investigaciones ni por su labor de profesora universitaria. Ese largo camino, lleno de obstáculos, empezó cuando el padre de Maria se convirtió en catedrático de pediatría de la prestigiosa Universidad de Gotinga (Alemania), entonces un referente mundial en el estudio de la matemática y la física. Así floreció la vocación de Maria Goeppert-Mayer (28 junio 1906–20 febrero 1972), que en 1924 superaba el examen de acceso y era admitida como estudiante de matemáticas. Pero aquella fascinación inicial pronto chocó con la que le despertó la física cuántica, entonces en plena ebullición, tras asistir a un seminario impartido por Max Born. Finalmente, Maria se decidió a estudiar Física. Sin embargo, nunca renunció a su primera pasión y, de hecho, su sólida formación matemática fue una formidable aliada a lo largo de su trayectoria, permitiéndole alcanzar explicaciones teóricas de procesos que no podrían ser comprobados experimentalmente hasta muchos años después. Maria Goeppert-Mayer acompañada por el rey Gustav Adolf de Suecia a un banquete de gala después de la ceremonia del Premio Nobel. Crédito: Institución Smithsonian DE VOLUNTARIA AL PROYECTO MANHATTAN Tras completar sus estudios, se licenció con una innovadora tesis en la que justificaba teóricamente el proceso de doble fotón (la absorción simultánea de dos fotones por un átomo); algo que solo pudo confirmarse experimentalmente tres décadas después. Ese mismo año, en 1930, se casó con Joseph Mayer, un estudiante de química estadounidense y emigró a Baltimore (EEUU), donde su marido había sido contratado por la Universidad Johns Hopkins. Aquel traslado marcó el inicio de una paradójica trayectoria profesional. Mientras sus más reputados colegas valoraban el talento de Maria y ansiaban contar con su colaboración, durante años ninguna institución académica le ofreció un puesto de trabajo retribuido. Acompañó a su marido en un periplo por diferentes universidades estadounidense y trabajó como voluntaria en sus departamentos de física, para poder seguir investigando. Entre traslado y traslado, en la Universidad de Columbia pudo trabajar con Enrico Fermi, con quien estableció una relación que resultó decisiva en su carrera. Fue el genial físico italiano quien le propuso que profundizase en estudio de la estructura interna de los átomos. En 1941 recibió su primera oferta de trabajo como profesora de ciencias, en el Sarah Lawrence College; y, al año siguiente, comenzó a trabajar como investigadora con el objetivo de obtener uranio-235, como parte del programa atómico estadounidense. Su participación en el Proyecto Manhattan le llevó también a realizar una estancia en 1945 en Los Alamos, donde colaboró con Edward Teller en las investigaciones para desarrollar la bomba de hidrógeno. UN VALS DE NEUTRONES Y PROTONES En 1946 los Mayer se trasladaron de nuevo, esta vez a la Universidad de Chicago, donde Joseph obtuvo el puesto de catedrático en el nuevo Instituto de Estudios Nucleares. Poco después, y a instancias de Fermi, Maria fue reclutada como física sénior del flamante Argonne National Laboratory. Allí comenzó a estudiar el origen y formación de los átomos de los distintos elementos químicos, en función de la composición de su núcleo. Esa era entonces una de las cuestiones candentes de la ciencia, y llamaba mucho la atención que hubiera unos “números mágicos” (2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126) de nucleones: los átomos que tenían esos números concretos de neutrones y de protones resultaban mucho más estables y abundantes que el resto. Hasta entonces, en la comunidad científica prevalecía la idea del núcleo atómico como una gota líquida, una mezcla homogénea; sin embargo, Maria Goeppert veía claro que, dentro del núcleo, los protones y los neutrones se distribuían en capas, según su nivel de energía. Esas capas podrían explicar los números mágicos. Pero algo no acababa de encajar: las fuerzas de repulsión entre esos nucleones son tan elevadas que tal estructura ordenada parecía imposible. Goeppert-Mayer demostró que el núcleo del átomo está formado por capas cerradas en las que parejas de neutrones y protones tienden a acoplarse juntos. Crédito: AG Caesar Ella y Fermi discutían una y otra vez sobre el tema, hasta que un día él le dio la pista clave: “¿Has encontrado algún indicio de acoplamiento spin-órbita?”. Gracias a su habilidad matemática, Maria Goeppert pudo elaborar inmediatamente una demostración de que así era: el núcleo estaba formado por capas cerradas en las que parejas de neutrones y protones tendían a acoplarse juntos, “como en un vals en el que algunos bailarines giran en un sentido y otros en el contrario”, tal y como a ella le gustaba explicar. Aquella idea, y sobre todo su demostración matemática, le valieron el premio Nobel de Física en 1963. Poco antes, en 1960, por fin había alcanzado un puesto acorde a sus méritos como catedrática en la Universidad de San Diego. Allí, el periódico local anunció el premio de Maria Goeppert con un titular propio de un extraño suceso: “Una madre de San Diego gana el premio Nobel ¿De qué sirve el descubrimiento científico para nuestra vida cotidiana? o ¿donde se puede aplicar el conocimiento en nuestras vidas? Medicina: La tecnología nuclear se aplica en ramas de la medicina como la oncología, cardiología, neurología, neumología o la pediatría. Los profesionales sanitarios utilizan técnicas de diagnóstico como los radiofármacos, la gammagrafía o los radioisótopos y aplican tratamientos de radioterapia que comprenden tanto los rayos X como las radiaciones emanadas de elementos radiactivos o de equipos productores de radiaciones, como es el caso de los aceleradores. Más allá del diagnóstico y tratamiento de enfermedades, la tecnología nuclear se utiliza para esterilizar los equipos médicos, conocer procesos biológicos mediante trazadores o estudiar los caracteres de las células tumorales entre otros usos. Electricidad: Uno de los principales usos de la tecnología nuclear está relacionado con la producción de energía eléctrica. Las centrales nucleares son las encargadas de producir electricidad gracias a un proceso de fisión. De esta forma, los reactores nucleares utilizan gran cantidad de energía calorífica generada en cada reacción de fisión nuclear en cadena para producir electricidad. Conoce más en profundidad cómo funciona una central nuclear así como qué es la energía nuclear. agricultu El primero, desde luego, es en la salud. La medicina nuclear es una disciplina hoy ya indispensable en el ámbito de la oncología. Es la que se encarga de proporcionar las imágenes que nos dicen dónde está el cáncer. Son las estampacione scon isótopos o tomografía por emisión de positrones la agricultura se utiliza para el control de plagas por medio de la esterilización de los insectos considerados invasores o para la mejora de la calidad de los alimentos por medio de «la irradiación directa de los alimentos para reducir las pérdidas posteriores a la recolección y aumentar su periodo de conservación». Se trata de una técnica «aceptada y recomendada por FAO, OMS y OIEA, consume menos energía que los métodos convencionales y puede reemplazar o reducir radicalmente el uso de aditivos y fumigantes en alimentos» ÉCNICA Y ARTE. Seguro que han tenido conocimiento del proyecto de escaneo de una de las obras más famosas de Vermeer, La joven de la perla, para conocer los secretos que esconde la conocida como la Mona Lisa del norte. Esa tarea se ha realizado con tecnología nuclear, pero no hace falta irse tan lejos. El Centro de Arte Reina Sofía de Madrid tiene herramientas de tecnología nuclear con las que analizan y estudian las obras. Allí utilizan la cromatografía de gases con la que aplican mucha temperatura a los materiales «y, por la reacción molecular, saltan los electrones y por su comportamiento obtenemos un gráfico con el que identificamos los materiales», tanto orgánicos como inorgánicos. «Es importante porque así sabemos cómo tratar una obra si es un óleo, si contiene acrílicos u otros materiales, o si hay una falta de adherencia» https://www.foronuclear.org/valores-del-sector/aplicaciones-de-la-tecnologia-nuclear/
