Maria Goeppert-Mayer : créatrice physicienne

La très célèbre Simone de Beauvoir (philosophe féministe française) était convaincue d’une chose : « La femme n’est victime d’aucune mystérieuse fatalité : il ne faut pas conclure que ses ovaires la condamnent à vivre éternellement à genoux. »

Maria Goeppert-Mayer, physicienne Polonaise, est alors la meilleure illustration de ce que peut être une femme accomplie négligeant toutes réticences sexistes.

Elle est née le 28 juin 1906 à Katowice en haute Silésie (Pologne).
Maria Goeppert est issue d’une lignée d’universitaires depuis sept générations.

Cela n’a jamais été discuté, mais pris comme acquis par ses parents et par elle-même qu’elle irait à l’Université. Pourtant, à cette époque, il n’était pas facile pour une femme de le faire. Et pour cause à Göttingen, il n’y avait qu’une école privée qui préparait les filles à l’abitur.

Qu’importe son destin était scellé. En 1921, elle est entrée, donc, au Frauenstudium, cette école secondaire privée gérée par des suffragettes qui visait à préparer les jeunes femmes pour l’université. Elle obtient l’abitur à 17 ans, soit avec un an d’avance, avec trois autres jeunes femmes de son école.

Au printemps 1924, elle s’inscrit à l’Université de Göttingen, avec l’intention de devenir mathématicienne. En effet, à une époque où le taux de chômage était élevé, il y avait le constat d’une pénurie de femmes professeures de mathématiques au sein des écoles pour filles, ce qui amenait davantage de femmes dans ce domaine d’étude.

Par ailleurs, à Göttingen, il y avait même une professeure de mathématiques, Emmy Noe-ther, enseignante très réputée, qui enseignait au sein de l’université (voir biographie ci-dessous).

Néanmoins notre protagoniste se trouva, rapidement, plus attirée par la physique. Et pour cause, nous étions en pleine période du développement de la mécanique quantique.

Sa principale grande découverte se trouva au sein de sa thèse de physique en 1929 (thèse qu’elle élabora, par ailleurs sous la direction de Max Born).
Elle y démontra théoriquement l’existence de l’absorption à deux photons (ADP).Elle s’appuya en particulier sur le principe d’incertitude d’Heisenberg pour prévoir qu’un atome ou une molécule pourrait absorber deux photons simultanément.

Eugene Wigner, grand physicien théoricien hongrois, a plus tard décrit cette thèse comme « une œuvre de clarté et de concrétude ».

De nombreuses applications ont été développées à partir du principe de l’ADP, telles que la limitation optique, le stockage optique 3D de l’information, l’imagerie médicale, la micro-fabrication et la photochimiothérapie.

Son nom a, même, 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).

Après ses études à Göttingen, Maria Goeppert a épousé le physico-chimiste américain Joseph E. Mayer, qui était, à ce moment là, l’assistant de James Franck (grand prix Nobel de physique, en 1925, pour la découverte des lois gouvernants les interactions d’un élec-tron et d’un atome). Par la même occasion elle émigrera avec lui aux États-Unis.

En 1930, elle l’accompagna à l’université Johns Hopkins de Baltimore.Cependant le sexisme et les règles strictes contre le népotisme empêchent l’université Johns-Hopkins d’embaucher Goeppert-Mayer en tant que membre du corps professoral.

On lui attribuera un simple poste d’assistante au département de physique. Elle ne recevra, pour cela, initialement aucun salaire, seulement un lieu de travail et l’accès aux installations. Malgré tout elle enseignera et publiera un article historique sur la double désintégration bêta en 1935.

Le physicien américain Karl F. Herzfeld s’intéresse, néanmoins, fortement au travail de Maria. Ceci eu pour conséquence une collaboration étroite entre les deux physiciens qui écriront de nombreux articles ensembles.

De 1939 à 1946, Maria Goeppert et son époux travailleront à l’université Columbia de New York, en particulier sur la possibilité de séparer les isotopes par des réactions photochimiques.

Malgré toutes ses découvertes et contributions en matière scientifique, ce n’est qu’en 1946 qu’elle est reconnue comme chercheure par le Laboratoire national d’Argonne, près de Chicago, où elle s’initie à la physique nucléaire avec Edward Teller et Enrico Fermi.

Elle restera à Chicago jusqu’en 1960 et y obtiendra ses résultats les plus fameux, en particulier le modèle en couche du noyau atomique, qui lui vaudra de partager le prix Nobel de physique en 1963 avec le physicien allemand Johannes Hans D. Jensen et le physicien, naturalisé américain, Eugene Wigner.

Ce 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.

Elle explique l’idée comme suit :« Pensez à une salle pleine de valseurs. Supposons qu’ils vont faire le tour de la salle en cercles, chaque cercle enfermé dans un autre. Alors imaginez que dans chaque cercle, il peut en fait y avoir deux fois plus de danseurs en faisant de sorte qu’une paire de danseurs aille dans le sens antihoraire et une autre paire, dans le sens horaire.

Puis ajoutez une variation : tous les danseurs tournoient en rond [sur eux-mêmes] comme des toupies tandis qu’ils parcourent la salle, chaque paire décrivant des cercles et tournoyant en même temps. Mais seuls quelques-uns de ceux qui vont dans le sens antihoraire tournoient dans le sens antihoraire. Les autres tournoient dans le sens horaire tout en décrivant des cercles dans le sens antihoraire. La même chose est vraie de ceux qui dansent dans le sens des aiguilles d’une montre : certains tournoient dans le sens horaire, d’autres tournoient dans le sens antihoraire ».

Par ce modèle Maria et ses collègues ont démontré ce qui constitue, aujourd’hui, la pierre angulaire de la physique nucléaire en ce sens que son ambition est de rendre compte de la structure des noyaux en termes microscopiques, c’est-à-dire à l’aide des propriétés individuelles de ses constituants.

Par cette découverte Maria Goeppert se trouve être, avec Marie Curie, l’une des deux seules femme a avoir obtenu le prix Nobel de physique.

En 1960, Maria obtiendra un poste de professeure à l’université de Californie à San Diego. Bien qu’elle ait souffert d’un AVC peu après son arrivée, elle continuera à enseigner et poursuivra ses recherches pendant plusieurs années.

Elle décédera, néanmoins, à San Diego, le 20 février 1972, des suites d’une crise cardiaque survenue l’année précédente laissant, alors, derrière un héritage immense en matière physique.

En hommage à cette grande physicienne, le cratère vénusien Goeppert-Mayer a été nommé en son honneur. Elle est, de surcroît, inscrite au National Women’s Hall of Fame.

 

Sources :
-https://www.universalis.fr/encyclopedie/maria-goeppert-mayer/
-https://www.famousscientists.org/maria-goeppert-mayer/
-https://www.britannica.com/biography/Maria-Goeppert-Mayer

 

Marie-Sigrid Allant.