Gertrude Scharff Goldhaber, física nuclear

Quería entender de qué está hecho el mundo.

Gertrude Scharff Goldhaber
Imagen del calendario Investigadoras en Física Nuclear. Dibujo realizado por Laia Turmo.

Gertrude Scharff Goldhaber, nacida en Mannheim, Alemania, el 14 de julio de 1911, se enamoró de los números a los cuatro años y decidió estudiar física y matemáticas siendo todavía adolescente. Un precoz interés por la ciencia que contó con el respaldo paterno, quizás porque su propio padre tuvo que renunciar al sueño de ser químico a los dieciséis años, cuando perdió a su padre y tuvo que abandonar la escuela y hacerse cargo del negocio familiar de venta al por mayor de alimentos.

Durante su infancia, Gertrude sufrió la escasez de los tiempos de guerra pero, aun así, las dificultades provocadas por hiperinflación que siguió a la Primera Guerra Mundial no impidieron que prosiguiera sus estudios.

En las aulas de la Universidad de Múnich, pronto se acrecentó su pasión por la física. Una atracción que su padre, deseoso de que estudiase derecho, no apoyó como había hecho antaño. Pero no tenía nada que hacer, Gertrude no sentía el menor interés por la legislación; «quería entender de qué estaba hecho el mundo».

Como era frecuente en aquella época, pasó algunos semestres en otras universidades, como la Universidad de Friburgo, la Universidad de Zúrich o la Universidad de Berlín (donde conoció a  su futuro esposo), antes de regresar a la Universidad de Múnich y conseguir un puesto con Walter Gerlach para realizar su tesis doctoral sobre los efectos de la tensión mecánica sobre la magnetización.

Mientras tanto, la situación en Alemania se había vuelto insostenible tras el ascenso al poder del partido nazi. Su padre, judío, fue arrestado y encarcelado y,  pese a pasar una corta temporada en Suiza junto a su esposa tras la liberación, ambos regresaron a Alemania y fueron víctimas del Holocausto.

Gertrude, por su parte, se resistió a abandonar Múnich hasta que hubo completado su tesis doctoral. Un grado académico que le dificultó el acceso al mundo laboral al establecerse en Londres. Había demasiados científicos refugiados buscando trabajo. Ese es el mensaje que le dieron 34 de los 35 científicos a los que escribió en busca de empleo. Solamente Maurice Goldhaber le tendió una mano recomendándole que se dirigiese a Cambridge.

Finalmente, tras seis meses viviendo de los ingresos obtenidos por la venta de una cámara Leica y la traducción de manuscritos al inglés, consiguió un puesto de postdoctorado en el laboratorio de George Paget Thomson, donde investigó la difracción de los electrones.

En 1939 contrajo matrimonio con Maurice Goldhaber y se trasladó a la Universidad de Illinois, en Urbana, dónde él trabajaba. Por desgracia, las leyes contra el nepotismo impedían su contratación y solo pudo continuar con su carrera investigadora ejerciendo de ayudante no remunerada en el laboratorio de su marido, destinado a la investigación en física nuclear. Durante ese tiempo en Urbana, tuvieron dos hijos, Alfred y Michael, que acabarían siendo físicos teóricos.

Gertrude y Maurice.

Sus investigaciones en el campo de la física nuclear se iniciaron con el estudio de las secciones eficaces —probabilidades de aparición— de las reacciones nucleares entre neutrón-protón y neutrón-núcleo; y la emisión y absorción de radiación gamma por parte de los núcleos. También observó que la fisión nuclear espontánea va acompañada por la liberación de neutrones. Resultado que, si bien ya había sido predicho de forma teórica, no contaba con demostración experimental. Este último trabajo fue clasificado de secreto de guerra y no se publicó hasta el final de la contienda, en 1946.

La fisión espontánea, que se da en una proporción mucho menor que la fisión inducida por un núcleo excitado, es un proceso de desintegración en el que un núcleo pesado, desde su estado fundamental, se escinde en dos núcleos de masas aproximadamente iguales. El exceso de neutrones se debe a que la relación entre el número de neutrones y protones en núcleos estables aumenta conforme se incrementa el número másico —cuanto mayor es el núcleo más neutrones se necesitan para compensar la fuerza repulsiva entre protones—. Así pues, si el núcleo pesado se escinde en dos, la relación entre neutrones y protones de los productos de la fisión es mayor a la compatible con la estabilidad y, como consecuencia, se produce un exceso de neutrones.

Otra de las investigaciones en las que participó el matrimonio, poco después de la guerra, se centró en la naturaleza de las partículas elementales. Por aquel entonces se había observado que en la desintegración beta, se emitían partículas con propiedades similares a las del electrón pero todavía no se había conseguido demostrar que fuesen idénticas. Hasta el momento, la mayoría de los experimentos habían intentado dilucidarlo a través de la medida precisa de la relación carga/masa de ambas partículas, pero Gertrude y Maurice optaron por un método distinto: hicieron incidir haces de partículas beta en átomos de plomo. Si se trataba de partículas diferentes, las partículas beta podrían ocupar las mismas posiciones que los electrones fuertemente ligados emitiendo gran cantidad de energía en el proceso (radiación electromagnética). Por el contrario, en caso de ser idénticas, el principio de exclusión de Pauli lo impediría. La ausencia de rayos X (radiación electromagnética de alta energía) resultante demostró que las partículas beta debían ser indistinguibles de los electrones.

Gertrude Scharff Goldhaber.

En sus últimos años en el laboratorio de la Universidad de Illinois, ambos iniciaron el estudio sobre los isómeros —estados metaestables del núcleo, producidos por la excitación de uno o más de sus nucleones—, que proseguirían en el Laboratorio Nacional Brookhaven de Long Island, al que se trasladaron en 1950. En dicha institución, Gertrude por fin pudo ver reconocido su trabajo mediante un contrato de larga duración y un sueldo fijo.

En su nuevo destino, Gertrude se centró en el estudio de la estructura del núcleo atómico. Su investigación sobre las excitaciones nucleares de baja energía establecería las bases del modelo del núcleo como sistema colectivo, por el que obtuvieron un premio Nobel Aage Bohr y Ben Mottelson.

Durante su última época en el laboratorio, antes de ser obligada a jubilarse en 1977, desarrolló junto a su hijo Alfred el Modelo VMI (Momento Variable de Inercia). Lo que pudo ser la primera colaboración entre madre e hijo en el campo de la física.

En 1985, tras ocho años alejada de aquello que más le apasionaba, pudo regresar al laboratorio como colaboradora de investigación, puesto que ocuparía hasta 1990.

A lo largo de los años, fue profesora adjunta en la Universidad de Cornell y en la Universidad Johns Hopkins. En 1947 fue elegida miembro de la American Physical Society, en 1960 fundó el ciclo de Conferencias Brookhaven y, en 1972, se convirtió en la tercera física en formar parte de la National Academy of Sciences.

Comprometida en la promoción de la educación y la igualdad de oportunidades para las mujeres, participó en la fundación de la asociación Brookhaven Women in Science y, en 1990, fue premiada con el premio Outstanding Woman Scientist por la Association for Women Scientists.

Gertrude murió el 2 de febrero de 1998, dejándonos como herencia sus importantes contribuciones a la física nuclear.

Bibliografía

Sobre el artículo original

El artículo Gertrude Scharff Goldhaber, física nuclear se publicó en el blog Los Mundos de Brana de Laura Morrón el 11 de febrero de 2017.

Un especial agradecimiento a la autora del artículo por permitir su reproducción en Mujeres con ciencia.

Sobre la autora

Laura Morrón es licenciada en Física y directora editorial de Next Door Publishers. Como apasionada de la divulgación científica, escribe en su blog personal Los Mundos de Brana y colabora en Naukas, Pa ciència, la nostra, Desgranando Ciencia y Desayuno con fotones.

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