ماریا گرترود کاته گوپرت-مایر، فیزیکدان نظری برجسته آلمانی-آمریکایی و برنده جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۶۳، یکی از تأثیرگذارترین دانشمندان قرن بیستم است. او به دلیل کشف مدل پوسته‌ای هسته اتم، که ساختار هسته را توضیح می‌دهد، شهرت جهانی یافت. ماریا دومین زنی بود که پس از ماری کوری موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد و همچنین نخستین بانوی آمریکایی بود که این جایزه را در رشته فیزیک دریافت کرد. زندگی او سرشار از موانع اجتماعی و حرفه‌ای بود، اما پشتکار و نبوغ او مسیر علم هسته‌ای را برای همیشه تغییر داد.
تولد و خانواده
ماریا گوپرت-مایر در ۲۸ ژوئن ۱۹۰۶ در شهر کاتوویتس در سیلزی علیا، که در آن زمان بخشی از امپراتوری آلمان بود و امروزه در لهستان قرار دارد، به دنیا آمد. او تنها فرزند فریدریش گوپرت، استاد پزشکی اطفال، و همسرش ماریا (با نام خانوادگی وولف) بود. خانواده او از طرف پدری، شش نسل متوالی استاد دانشگاه بودند و خود ماریا مفتخر بود که هفتمین نسل این زنجیره آکادمیک است. در سال ۱۹۱۰، پدرش به عنوان استاد پزشکی اطفال به دانشگاه گوتینگن رفت و خانواده به آنجا نقل مکان کرد؛ شهری که در آن زمان به عنوان یکی از قطب‌های اصلی ریاضیات و فیزیک جهان شناخته می‌شد.
کودکی و تأثیرات پدر
پدرش تأثیر عمیقی بر شکل‌گیری شخصیت و مسیر علمی او داشت. او برخلاف بسیاری از پدران هم‌عصر خود، دخترش را به کنجکاوی علمی، و استقلال تشویق می‌کرد. زمانی که ماریا هشت ساله بود و از درختی بالا می‌رفت، پدرش مادرش را از آنجا دور می‌کرد تا مانع بازی او نشود. او به دخترش می‌گفت که نباید «فقط یک زن» باشد، یعنی نباید به یک خانه‌دار تبدیل شود؛ جمله‌ای که ماریا آن را به عنوان یک تعهد شخصی پذیرفت و بعدها گفت: «من قرار نبود فقط یک زن باشم». ماریا از کودکی از سردردهای مزمن رنج می‌برد، اما پدرش او را تشویق کرد که به جای تسلیم شدن در برابر بیماری، آن را نادیده بگیرد و زندگی عادی خود را ادامه دهد.
محیط علمی گوتینگن و آشنایی با بزرگان
محیط گوتینگن فرصت‌های بی‌نظیری برای ماریا جوان فراهم کرد. خانواده گوپرت با بسیاری از بزرگ‌ترین دانشمندان آن دوران رابطه نزدیک داشتند. دیوید هیلبرت، ریاضیدان افسانه‌ای، همسایه و دوست خانواده بود و ماریا گاهی در سخنرانی‌های عمومی او در باغش شرکت می‌کرد. ماکس بورن و جیمز فرانک، هر دو از برندگان جایزه نوبل، از دوستان نزدیک خانواده بودند و ماریا را مانند دختر یا خواهرزاده خود می‌دیدند. در این محیط، ماریا با چهره‌هایی مانند ورنر هایزنبرگ، پاول دیراک، انریکو فرمی، رابرت اوپنهایمر و ادوارد تلر آشنا شد؛ افرادی که بعدها نقش‌های کلیدی در فیزیک قرن بیستم ایفا کردند.
تحصیلات و ورود به فیزیک
ماریا در سال ۱۹۲۴ برای تحصیل در دانشگاه گوتینگن ثبت‌نام کرد. در آن زمان، کمتر از یک دهم دانشجویان دانشگاه‌های آلمان را زنان تشکیل می‌دادند. او ابتدا قصد داشت ریاضیات بخواند، اما پس از شرکت در سمیناری درباره مکانیک کوانتومی که توسط ماکس بورن تدریس می‌شد، چنان مجذوب فیزیک شد که رشته خود را تغییر داد. او بعدها در این باره گفت: «ریاضیات کم‌کم شبیه حل معما شد. فیزیک هم حل معماست، اما معماهایی که طبیعت ساخته است، نه ذهن انسان». ماریا در سال ۱۹۳۰ مدرک دکتری خود را در فیزیک نظری از دانشگاه گوتینگن دریافت کرد. موضوع پایان‌نامه او درباره واکنش‌های دو فوتونی بود. هیئت داوران او شامل سه برنده جایزه نوبل بود: ماکس بورن، جیمز فرانک و آدولف وینداس.
ازدواج و مهاجرت به آمریکا
در همان سال ۱۹۳۰، زندگی ماریا دستخوش تغییرات اساسی شد. او در ۱۹ ژانویه با جوزف ادوارد مایر، شیمیدان آمریکایی و همکارش در دانشگاه گوتینگن، ازدواج کرد. جوزف برای ادامه تحقیقات خود به آمریکا بازگشت و ماریا نیز همراه او به بالتیمور رفت، جایی که جوزف در دانشگاه جانز هاپکینز موقعیت علمی داشت. این مهاجرت سرآغاز فصل جدیدی در زندگی ماریا بود، اما با چالش‌های بزرگی همراه شد. قوانین ضد-خویشاوندی در دانشگاه‌های آمریکایی استخدام همسران استادان را ممنوع می‌کرد، و بنابراین ماریا نتوانست موقعیت رسمی و حقوق‌بگیری در دانشگاه جانز هاپکینز به دست آورد.
موانع شغلی در دانشگاه‌های آمریکا
ماریا سال‌های متمادی به عنوان «همکار افتخاری» یا «استاد پژوهشی داوطلب» و بدون دریافت حقوق در دانشگاه‌های جانز هاپکینز، کلمبیا و شیکاگو کار کرد. او در دانشگاه جانز هاپکینز از سال ۱۹۳۰ تا ۱۹۳۹ در بخش فیزیک فعالیت داشت و مقالاتی در زمینه فیزیک شیمیایی منتشر کرد، از جمله کار بر روی رنگ مولکول‌های آلی و همکاری با کارل هرتسفلد. در سال ۱۹۳۷، جوزف مایر به دانشگاه کلمبیا منتقل شد و ماریا نیز به نیویورک رفت. او در دانشگاه کلمبیا دفتری در بخش فیزیک داشت، اما همچنان بدون حقوق و بدون عنوان رسمی کار می‌کرد. با این حال، او با انریکو فرمی و هارولد یوری همکاری نزدیکی داشت و در زمینه جداسازی ایزوتوپ‌ها تحقیقات مهمی انجام داد.
پروژه منهتن و فعالیت‌های جنگ
با آغاز جنگ جهانی دوم، تخصص ماریا در فیزیک هسته‌ای توسط دولت آمریکا جدی گرفته شد. او در دانشگاه کلمبیا به پروژه منهتن پیوست و بر روی جداسازی ایزوتوپ اورانیوم کار کرد. روش او مبتنی بر جداسازی فوتوشیمیایی بود و به تولید مواد شکافت‌پذیر برای بمب اتمی کمک می‌کرد. در سال ۱۹۴۵، ادوارد تلر از او دعوت کرد تا برای مدت کوتاهی به آزمایشگاه لوس آلاموس برود و بر روی مسئله «کدری» (opacity) مواد در برابر تابش کار کند؛ موضوعی که برای طراحی سلاح‌های هسته‌ای و به ویژه بمب هیدروژنی اهمیت حیاتی داشت. ماریا این دعوت را پذیرفت و چند ماه در لوس آلاموس فعالیت کرد. او یکی از معدود زنان دانشمندی بود که در آن دوران در پروژه‌های حساس هسته‌ای نقش داشت.
مدل پوسته‌ای هسته و کشف علمی
پس از جنگ، ماریا در سال ۱۹۴۶ به عنوان استاد افتخاری فیزیک در دانشگاه شیکاگو مشغول به کار شد. در همین دوران بود که او به یکی از بزرگ‌ترین کشفیات علمی خود دست یافت. در سال ۱۹۴۹، ماریا مدل پوسته‌ای هسته اتم را ارائه داد. بر اساس این مدل، پروتون‌ها و نوترون‌ها درون هسته، مانند الکترون‌ها در اتم، در سطوح انرژی مجزا یا «پوسته‌ها» قرار می‌گیرند. او توانست «اعداد جادویی» (۲، ۸، ۲۰، ۲۸، ۵۰، ۸۲ و ۱۲۶) را که نشان‌دهنده پایداری ویژه برخی هسته‌ها هستند، با معرفی جفت‌شدگی اسپین-مداری توضیح دهد. این کشف انقلابی در درک ساختار هسته بود. تقریباً همزمان، فیزیکدان آلمانی یوهانس هانس د. ینسن نیز مدل مشابهی ارائه داد. این دو با یکدیگر همکاری کردند و در سال ۱۹۵۵ کتاب «نظریه مقدماتی ساختار پوسته‌ای هسته» را منتشر کردند.
جایزه نوبل و افتخارات
در سال ۱۹۶۳، ماریا گوپرت-مایر به همراه یوهانس هانس د. ینسن و یوجین ویگنر موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد. او این جایزه را «برای کشف‌های مربوط به ساختار پوسته‌ای هسته» دریافت کرد. ماریا دومین زنی بود که پس از ماری کوری به این جایزه در رشته فیزیک دست می‌یافت و نخستین بانوی آمریکایی بود که این افتخار را کسب می‌کرد. او پیش از آن نیز در سال ۱۹۵۶ به عضویت آکادمی ملی علوم آمریکا انتخاب شده بود و در سال ۱۹۶۰ به عنوان استاد تمام فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو منصوب شد. او همچنین در آزمایشگاه ملی آرگون کار می‌کرد و جوایز متعددی از جمله مدال رونتگن را دریافت کرد.
سال‌های پایانی و مرگ
ماریا گوپرت-مایر در سال‌های آخر عمر از سلامت خوبی برخوردار نبود. او در سال ۱۹۷۱ دچار سکته قلبی شد و مدتی در کما به سر برد. سرانجام در ۲۰ فوریه ۱۹۷۲ در سن دیگو، کالیفرنیا، در سن ۶۵ سالگی درگذشت. همسرش جوزف مایر تا سال ۱۹۸۳ زنده ماند. ماریا دو فرزند به نام‌های ماریا آن (متولد ۱۹۳۳) و پیتر کنراد (متولد ۱۹۳۸) داشت.
میراث علمی و فرهنگی
میراث ماریا گوپرت-مایر فراتر از کشف علمی اوست. او به عنوان نمادی از مقاومت زنان در برابر تبعیض‌های نظام علمی، الهام‌بخش نسل‌های بعدی دانشمندان زن شد. انجمن فیزیک آمریکا از سال ۱۹۸۶ جایزه‌ای به نام «جایزه ماریا گوپرت-مایر» را به فیزیکدانان زن جوان اعطا می‌کند. همچنین ساختمان‌ها و مراکز تحقیقاتی متعددی در دانشگاه‌های آمریکا، از جمله دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، به نام او نام‌گذاری شده‌اند. مدل پوسته‌ای هسته‌ای که او پایه‌گذاری کرد، هنوز یکی از ارکان فیزیک هسته‌ای مدرن است و در درک واکنش‌های هسته‌ای، اخترفیزیک و تولید انرژی هسته‌ای کاربرد دارد. زندگی او نشان می‌دهد که استعداد و پشتکار می‌تواند بر موانع اجتماعی غلبه کند و مسیر علم را برای همیشه تغییر دهد.