Οι Αφανείς γυναίκες της Κβαντικής Φυσικής - "Beyond Knabenphysik"

Ο όρος «Knabenphysik» / "η φυσική των αγοριών" χρησιμοποιήθηκε για να αναδείξει το γεγονός ότι η κβαντική φυσική αναπτύχθηκε από μια ομάδα εξαιρετικά νεαρών επιστημόνων στα μέσα της δεκαετίας του 1920,  όπως ήταν ο Heisenberg, ο Dirac,  ο Pauli και άλλοι. 

Σήμερα, ο όρος περιέχει έμφυλη  προκατάληψη και αγνοεί τη συμβολή των γυναικών επιστημόνων στην εξέλιξη της κβαντικής φυσικής.

Το 2025, στο πλαίσιο του Διεθνούς Έτους Κβαντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας, από τις εκδόσεις Cambridge University Press, εκδόθηκε ένα βιβλίο με τίτλο:

«Γυναίκες στην Ιστορία της Κβαντικής Φυσικής»

Beyond Knabenphysik

Το βιβλίο  φέρνει στο φως τις ζωές και το έργο 16  γυναικών που βοήθησαν στην οικοδόμηση του κβαντικού κόσμου.

Ας γνωρίσουμε σύντομα αυτές τις γυναίκες ...

• Williamina Fleming 

(1857–1911)

Αμερικανίδα με καταγωγή από τη Σκωτία, αυτοδίδακτη αστρονόμος της Βικτωριανής εποχής, που εργάστηκε από το 1881 ως μια από τις γυναίκες «ανθρώπινοι υπολογιστές» του Αστεροσκοπείου του Κολλεγίου Χάρβαρντ. 

Εκεί, έκανε μαθηματικούς υπολογισμούς από αστρονομικές πλάκες, ανέπτυξε ένα νέο σύστημα ταξινόμησης των αστεριών σύμφωνα με τα φάσματά τους και έγινε επιμελήτρια αστρονομικών φωτογραφιών. 

Το φάσμα του ιονισμένου ατόμου ηλίου που ανακάλυψε, έγινε αργότερα το αποδεικτικό στοιχείο για το ατομικό μοντέλο του Bohr.

• Hendrika Johanna van Leeuwen 

(1887 – 1974) 

Η ξεχασμένη φυσικός  Πρωτοπόρος της Κβαντικής Μηχανικής

Ολλανδή φυσικός που στη διδακτορική της διατριβή το 1919, εξήγησε ότι ο μαγνητισμός στα στερεά, είναι ένα κβαντομηχανικό φαινόμενο. 

Το συμπέρασμα αποτελεί σήμερα  το «θεώρημα Bohr - van Leeuwen». 

Το 1947,  έγινε η πρώτη γυναίκα καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο του Ντέλφτ της Ολλανδίας. 

• Hertha Sponer 

(1895 – 1968)

Ειδική στην Κβαντική Φασματοσκοπία

Γερμανίδα φυσικός, μια από τις πρώτες γυναίκες στη Γερμανία που απέκτησε  διδακτορικό στη Φυσική και το δικαίωμα να διδάσκει επιστήμες σε γερμανικό πανεπιστήμιο. Αν και είχε δημοσιεύσει περισσότερες από 20 εργασίες χρησιμοποιώντας την κβαντομηχανική και προτείνοντας νέες εφαρμογές της θεωρίας σε άτομα και διατομικά μόρια, όταν οι Ναζί ήρθαν στην εξουσία, απολύθηκε από τη θέση της λόγω των έντονων προκαταλήψεων κατά των γυναικών επιστημόνων. 

Το 1936 έγινε η πρώτη γυναίκα στο διδακτικό προσωπικό του Πανεπιστημίου Ντιουκ στις ΗΠΑ. 

• Lucy Mensing

(1901 – 1995)

Γερμανίδα φυσικός, μια από τις πρωτοπόρους της Κβαντομηχανικής.

Το 1925, απέκτησε το διδακτορικό της στη θεωρητική φυσική συνεργαζόμενη με τον Wolfgang Pauli και λίγο αργότερα στο Göttingen έγινε το πρώτο άτομο που εφάρμοσε την μηχανική των πινάκων σε διατομικά μόρια. 

Η καριέρα της στη φυσική έληξε λίγο μετά τον γάμο της με τον συνάδελφό της φυσικό Wilhelm Schütz το 1928, επιλέγοντας την οικογένεια, απογοητευμένη από το ανδροκρατούμενο κλίμα στη φυσική . 

• Jane Dewey 

(1900−1976)

Αμερικανίδα  φυσικός και μέλος της «τυχερής γενιάς» φυσικών επιστημόνων που πρωτοστάτησαν στην κβαντική φυσική τη δεκαετία του 1920.

Απέκτησε πτυχίο από το  κολλέγιο Barnard  και διδακτορικό από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT) το 1925. Συνέχισε σπουδές στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής του Niels Bohr στην Κοπεγχάγη, ένα από τα κορυφαία κέντρα έρευνας για την κβαντομηχανική. Εκεί διεξήγαγε πειραματική έρευνα σχετικά με το φαινόμενο Stark στο ήλιο, ένα σημαντικό επίτευγμα στην κβαντική οπτική.

Οι πολλά υποσχόμενες όμως ικανότητές της, δεν  μεταφράστηκαν σε μια επιτυχημένη ακαδημαϊκή καριέρα…

• Mary Laura Chalk Rowles 

(1904 – 1996)

Καναδή φυσικός και η πρώτη γυναίκα που απέκτησε διδακτορικό στη φυσική από το Πανεπιστήμιο McGill το 1928. 

Είναι περισσότερο γνωστή για τη διεξαγωγή μιας πρώιμης πειραματικής επαλήθευσης της κυματικής διατύπωσης της κβαντικής μηχανικής του Erwin Schrödinger, εργαζόμενη με τον φυσικό  John Stuart Foster. 

• Elizabeth Monroe Boggs

(1913 – 1996)

Μια πρώιμη λάτρης της κβαντικής χημείας

Αμερικανίδα επιστήμονας που σπούδασε μαθηματικός στο κολέγιο Bryn Mawr, μαθηματικός χημικός στο Πανεπιστήμιο του Cambridge και θεωρητικός χημικός στο Πανεπιστήμιο Cornell, πριν ενταχθεί στο Manhattan Project στο Εργαστήριο Έρευνας Εκρηκτικών. 

Η επιστημονική της καριέρα έληξε με τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο και από τότε δραστηριοποιήθηκε σε μια υπέρμαχο του κινήματος για τα δικαιώματα των ατόμων με αναπηρία. 

Katherine  Way 

(1902 – 1995)

Η «μητέρα» των πυρηνικών δεδομένων

 

Αμερικανίδα πυρηνικός φυσικός.

Το 1942 ξεκίνησε να εργάζεται στο Manhattan Project, στο Μεταλλουργικό Εργαστήριο του Πανεπιστημίου του Σικάγου. Εκεί συνέβαλε στο σχεδιασμό του αντιδραστήρα Chicago Pile 1 και ήταν ειδική των ραδιενεργών διασπάσεων. Με τον φυσικό Eugene Wigner ανέπτυξε την προσέγγιση «Way-Wigner» για την αποσύνθεση των προϊόντων πυρηνικής σχάσης. 

Παρά το έργο της για τα πυρηνικά όπλα, δεν ήταν υπέρμαχος της χρήσης τους. 

• Sonja Ashauer

(1923 – 1948)

Βραζιλιάνα φυσικός με σπουδές στο Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο. Τον Ιανουάριο του 1948, έγινε η πρώτη γυναίκα από τη Βραζιλία που της απονεμήθηκε διδακτορικό στη φυσική, αφού σπούδασε για τρία χρόνια στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ με τον  Πολ Ντιράκ. 

Στη διατριβή της  με τίτλο «Προβλήματα στα ηλεκτρόνια και την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία» εξερεύνησε τον πρωτοποριακό τομέα της Κβαντικής Ηλεκτροδυναμικής . Μερικούς μήνες αργότερα πέθανε από πνευμονία.

• Chien-Shiung Wu 

(1912 – 1997) 

Κινεζο - Αμερικανίδα φυσικός, η οποία έχει χαρακτηριστεί ως η  «Πρώτη Κυρία της Φυσικής» και «η Μαντάμ Κιουρί της Κίνας».

Με πρωτοποριακό έργο, ασχολήθηκε στο πυρηνικό πρόγραμμα των ΗΠΑ (Manhattan Project) και απέδειξε πειραματικά (με το πείραμα Wu) τη μη διατήρηση της ισοτιμίας για τα ασθενώς αλληλοεπιδρώντα σωματίδια.

Το 1949 επινόησε ένα πείραμα, με το οποίο κατέγραψε στοιχεία για την ύπαρξη κβαντικής διεμπλοκής των σκεδαζόμενων φωτονίων από την εξαΰλωση ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων.

• Grete Hermann 

(1901–1984)

Γερμανίδα μαθηματικός και φιλόσοφος , γνωστή για το έργο της στα μαθηματικά , τη φυσική , τη φιλοσοφία και την εκπαίδευση.

Το πρώιμο φιλοσοφικό της έργο πάνω στα θεμέλια της κβαντομηχανικής παρουσιάστηκε στο βιβλίο της «Τα θεμέλια της κβαντομηχανικής στη φιλοσοφία της φύσης» , (1935).

• Lídia Salgueiro

(1917 – 2009)

Πορτογαλίδα φυσικός, πρωτοπόρος στους τομείς της Πειραματικής και της Ατομικής Φυσικής. 

Μεταξύ 1940 και 1960, στο Εργαστήριο Φυσικής του Πανεπιστημίου της Λισαβόνας, μαζί με μια ομάδα γυναικών ασχολήθηκαν με τη μελέτη της ακτινοβολίας που εκπέμπεται σε ατομικό και πυρηνικό επίπεδο, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στη φασματοσκοπία ακτίνων Χ  και την έρευνα στην κβαντική φυσική.

• Carolyn Beatrice Parker 

(1917–1966) 

Θεωρείται η πρώτη Αφροαμερικανίδα που απέκτησε μεταπτυχιακό δίπλωμα στη φυσική από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν (1941) και δεύτερο μεταπτυχιακό από το ΜΙΤ το 1951. 

Δίδαξε σε πολλά δημόσια λύκεια και δύο κολέγια, ήταν επιστήμονας στο Manhattan Project (τοποθεσία Ντέιτον, Οχάιο), ασχολήθηκε με τη χρήση του πολώνιου στις ατομικές εκρήξεις  και εργάστηκε ως τεχνική αναλύτρια σε ένα μεγάλο στρατιωτικό ερευνητικό εργαστήριο. 

• Freda Friedman Salzman 

(1927–1981)

Αμερικανίδα θεωρητικός φυσικός με συνεισφορά στην πυρηνική και στη σωματιδιακή φυσική.

Εκτός από επιστήμονας, με μεταδιδακτορικές και ερευνητικές θέσεις στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη μετά το διδακτορικό της το 1953, ήταν και ακτιβίστρια  κατά των θεσμικών εμποδίων για τις γυναίκες στον ακαδημαϊκό χώρο, ιδίως των πολιτικών κατά του νεποτισμού που επηρέαζαν δυσανάλογα τις γυναίκες συζύγους των μελών ΔΕΠ.

• Maria Lluïsa Canut 

(1924–2005)

Ισπανίδα φυσικός που ειδικεύτηκε στην κρυσταλλογραφία και στην εφαρμογή της περίθλασης ακτίνων Χ στον προσδιορισμό μοριακών κρυσταλλικών δομών. Έκανε έρευνα στη Βαρκελώνη, στο Ισπανικό Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας στη Μαδρίτη και στη Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου του Νότιου Ιλινόις. 

Αξιοσημείωτος ήταν και ο αγώνας της για ίσους μισθούς μεταξύ γυναικών και ανδρών, στα αμερικανικά πανεπιστήμια τη δεκαετία του 1970. 

• Ana María Cetto Kramis

(1946 - )

Μεξικανή φυσικός, ερευνήτρια καθηγήτρια στο Ινστιτούτο Φυσικής, διευθύντρια στη Σχολή Θετικών Επιστημών και διευθύντρια του Μουσείου Φωτός στο Εθνικό Αυτόνομο Πανεπιστήμιο του Μεξικού (UNAM). 

Ασχολείται με την εμβάθυνση στις βασικές αρχές της κβαντικής φυσικής, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην στοχαστική ερμηνεία της. 

Ακτιβίστρια για την προώθηση και συμμετοχή των γυναικών στην επιστήμη, πρωτοστάτησε στην πρωτοβουλία να ανακηρυχθεί το 2025 ως Διεθνές Έτος Κβαντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας. 

Πηγή:

https://www.cambridge.org/us/universitypress/subjects/physics/history-philosophy-and-foundations-physics/women-history-quantum-physics-beyond-iknabenphysiki

 

Τα 100 χρόνια Κβαντικής Θεωρίας και οι πρωταγωνιστές της

Πριν από 100 χρόνια, μια Επαναστατική Θεωρία, η Κβαντική Θεωρία, ήρθε για να αλλάξει τον κόσμο μας!

Η Κβαντική Θεωρία, γνωστή και ως Κβαντομηχανική, περιγράφει τη συμπεριφορά της ύλης και της ενέργειας στον μικρόκοσμο, δηλαδή σε ατομική και υποατομική κλίμακα. Είναι μια θεωρία παράξενη και αλλόκοτη που σοκάρισε τον επιστημονικό κόσμο γιατί ανέτρεψε το κλασσικό μοντέλο της φυσικής για τον μικρόκοσμο. Η Κβαντομηχανική αποτελεί  την πιο επιτυχημένη επιστημονική θεωρία όλων των εποχών. Γιατί εξήγησε τον κόσμο μας και γιατί τον άλλαξε μέσω της τεχνολογίας.

Η Κβαντομηχανική είναι η βάση της σύγχρονης τεχνολογίας, οι Η/Υ, τα κινητά τηλέφωνα, το GPS, τα LASER και οι μαγνητικές τομογραφίες είναι αποτέλεσμα αυτής της θεωρίας. 

«Μια επιστημονική επανάσταση χωρίς «βόμβες» στα θεμέλια του παλιού καθεστώτος και χωρίς «Στρατηγό» να συντονίζει τους «βομβιστές» μάλλον δεν γίνεται. Και η κβαντική επανάσταση τα είχε όλα. Τον Αλβέρτο Αϊνστάιν πρώτα απ’ όλα -τον μεγαλύτερο βομβιστή του 20ού αιώνα- και τον επίσης μεγάλο βομβιστή Νιλς Μπορ, ο οποίος όμως έγινε ταυτόχρονα ο Στρατηγός της! Ο μέντορας της δεύτερης γενιάς επαναστατών -Χάιζενμπεργκ, Πάουλι και Ντιράκ- χάρις στους οποίους η επανάσταση είχε ένα θριαμβευτικό φινάλε. Κατέληξε στην πιο επιτυχημένη επιστημονική θεωρία όλων των εποχών· την κβαντομηχανική». 

    Στέφανος Τραχανάς, στο βιβλίο του: "Ο Βομβιστής και ο Στρατηγός, Ιστορώντας την κβαντική επανάσταση, 1900-2025"

Το 2025 ήταν μια σημαντική χρονιά για την ιστορία της φυσικής γιατί συμπληρώθηκαν 100 χρόνια από τη θεμελίωση της Κβαντομηχανικής. 

Ήταν καλοκαίρι του 1925, που ο Γερμανός φυσικός Werner Heisenberg κατέφυγε στο νησί 'Ελγκολαντ στη Βόρεια θάλασσα λόγω αλλεργικής ρινίτιδας. Εκεί  έβαλε τα θεμέλια  της Κβαντομηχανικής, παρουσιάζοντας λιγο αργότερα,  το Σεπτέμβριο του 1925, στο κορυφαίο περιοδικό φυσικής "Zeitschrift der Physik",  την 1η ολοκληρωμένη της μορφή  με τους κβαντικούς νόμους διατυπωμένους στη μαθηματική γλώσσα των μητρών (ή πινάκων).

Ο ΟΗΕ ανακήρυξε το 2025 ως Διεθνές Έτος Κβαντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας και γιορτάστηκε σ’ όλο τον κόσμο με πάρα πολλές εκδηλώσεις και δράσεις. Τον Ιούνιο του 2025, στο νησί Helgoland πραγματοποιήθηκε ένα συνέδριο φυσικής  για τα 100ά γενέθλια της Κβαντομηχανικής.

«Ο Heisenberg με φόντο το Helgoland». Εικονογράφηση του  Senor Sahme για το περιοδικό Quanta για τα 100ά γενέθλια της Κβαντομηχανικής.

Εκτός από τον  Werner Heisenberg, ποιοί άλλοι επιστήμονες είχαν σημαντική συμβολή στην ανάπτυξη της Κβαντομηχανικής από το 1930 έως το 1935;

Ας γνωρίσουμε τους "Πρωταγωνιστές της Κβαντομηχανικής"

• Max Planck 

(1858 - 1947)

Γερμανός θεωρητικός φυσικός. Θεωρείται ο εμπνευστής και  ο πατέρας της Κβαντικής Θεωρίας. Ήταν αυτός που το 1900 εισήγαγε την έννοια του φωτεινού κβάντου. Κβάντο ( λατινικά quantum) σημαίνει ποσό. Σύμφωνα με τον  Planck, το φως  διαδίδεται με "δέσμες ενέργειας", τα κβάντα φωτός. Κάθε κβάντο μεταφέρει ενέργεια Ε η οποία είναι ανάλογη με τη συχνότητα f της ακτινοβολίας. 

Νόμπελ Φυσικής το 1918 «ως αναγνώριση για τη συμβολή του στην εξέλιξη της φυσικής με την ανακάλυψη των κβάντων ενέργειας».

• Albert Einstein

(1879 – 1955)

Γερμανός φυσικός Εβραϊκής καταγωγής. Είναι ο θεμελιωτής της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας (1905) σε μια προσπάθεια να συμφιλιώσει τους νόμους της μηχανικής με τους νόμους του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου αλλά και της Γενικής  Θεωρίας της Σχετικότητας (1915) που περιλαμβάνει και τη βαρύτητα.

Θεωρείται ο σημαντικότερος επιστήμονας του 20ού αιώνα και ένας από τους μεγαλύτερους όλων των εποχών.

 Νόμπελ Φυσικής το 1921 «για τις υπηρεσίες του στη Θεωρητική Φυσική και ιδιαίτερα για την ανακάλυψη του νόμου του φωτοηλεκτρικού φαινομένου», (κβαντομηχανική εξήγηση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου).

• Ernest Rutherford

(1871 – 1937)

Βρετανός φυσικός με καταγωγή από τη Ν. Ζηλανδία. Πρωτοπόρος ερευνητής στην ατομική και πυρηνική φυσική. Θεωρείται ο πατέρας της πειραματικής πυρηνικής φυσικής γιατί ήταν ο πρώτος που προκάλεσε διάσπαση του πυρήνα με σύγκρουση σωματιδίων άλφα με πυρήνες αζώτου.

Το 1911, μετά από μια σειρά πειραμάτων σκέδασης δέσμης ακτίνων α, τεκμηρίωσε τη δομή του ατόμου ως πλανητικού συστήματος με έναν μικροσκοπικό πυρήνα στο κέντρο του και τα ηλεκτρόνια να περιφέρονται γύρω απ’ αυτόν σε αποστάσεις εκατό χιλιάδες φορές μεγαλύτερες από την πυρηνική ακτίνα. (Ατομικό μοντέλο Rutherford).

Νόμπελ Χημείας το 1908 «για τις έρευνές του σχετικά με την αποσύνθεση των στοιχείων και τη χημεία των ραδιενεργών ουσιών».

• Niels Bohr

(1885 - 1962)

Δανός φυσικός με θεμελιώδη συμβολή στην ανακάλυψη και ερμηνεία των κβαντικών νόμων που κυβερνούν τον ατομικό μικρόκοσμο. Θεωρείται ο μεγαλύτερος μετά τον Άλμπερτ Αϊνστάιν θεωρητικός φυσικός του 20ού αιώνα. 

Το 1913, εισήγαγε την παραδοχή της κβάντωσης για να ερμηνεύσει τη σταθερότητα του ατόμου του υδρογόνου (ατομικό μοντέλο Bohr). Τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από έναν πυρήνα, αλλά μόνο σε προκαθορισμένες τροχιές, και αν τα ηλεκτρόνια μεταπηδήσουν σε τροχιά χαμηλότερης ενέργειας, η διαφορά ενέργειας αποστέλλεται ως ακτινοβολία. Νόμπελ Φυσικής το 1922 «για τις υπηρεσίες του στην έρευνα της δομής των ατόμων και της ακτινοβολίας που προέρχεται από αυτά». 

• Arthur Holly Compton

(1892 – 1962)

Αμερικανός φυσικός γνωστός για το "πείραμα Compton" και το αντίστοιχο φαινόμενο/  «φαινόμενο Compton» με το οποίο τεκμηρίωσε τη σωματιδιακή φύση του φωτός και απέδειξε ότι τα φωτεινά κβάντα έχουν όχι μόνο ενέργεια αλλά και ορμή.

Το 1923 , ανακάλυψε πειραματικά ότι  ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας όταν συγκρουστούν με ηλεκτρόνια, σκεδάζονται και εκτρέπονται από την πορεία τους και το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος από το αρχικό. Νόμπελ Φυσικής το 1927 «για την ανακάλυψη του φαινομένου που πήρε το όνομά του».

• Erwin Schrödinger

(1887 - 1961)

Αυστριακός φυσικός με κεφαλαιώδη συμβολή στη μαθηματική διατύπωση και εφαρμογή των κβαντικών νόμων. Καλλιεργημένη και καλλιτεχνική φύση είχε το ταλέντο να παρουσιάζει τις απόψεις του με γοητευτικό τρόπο. Το 1925, ανακάλυψε τη  σημαντικότερη εξίσωση στην ιστορία της επιστήμης, την «Εξίσωση Σρέντινγκερ»,  που αντικαθιστά την εξίσωση του Νεύτωνα  για την περιγραφή της κίνησης των σωματιδίων του μικρόκοσμου.

Το 1933 τιμήθηκε μαζί με τον Paul Dirac με το Νόμπελ Φυσικής  «για την ανακάλυψη νέων παραγωγικών μορφών ατομικής θεωρίας».

• Werner Heisenberg

(1901 – 1976)

Γερμανός θεωρητικός φυσικός, ένας από τους κύριους πρωτοπόρους της θεωρίας της κβαντομηχανικής και ένας από τους κύριους επιστήμονες στο Γερμανικό πυρηνικό πρόγραμμα κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου.

Το όνομά του είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με μια από τις μεγαλύτερες επιστημονικές ανακαλύψεις του 20ου αιώνα: Την  Αρχή της αβεβαιότητας ή Αρχή της απροσδιοριστίας, σύμφωνα με την οποία: «Το γινόμενο των αβεβαιοτήτων θέσης και ορμής ενός σωματιδίου δεν μπορεί να γίνει μικρότερο από το μισό της σταθεράς του Πλανκ».

Νόμπελ Φυσικής το 1932 «για τη δημιουργία της κβαντομηχανικής, η εφαρμογή της οποίας, μεταξύ άλλων, οδήγησε στην ανακάλυψη των αλλοτροπικών μορφών του υδρογόνου».

• Wolfgang Pauli

(1900 – 1958)

Αυστριακός θεωρητικός φυσικός του οποίου το όνομα είναι  συνδεδεμένο με τη δεύτερη θεμελιώδη αρχή της κβαντομηχανικής,  την Απαγορευτική αρχή του Πάουλι. Σύμφωνα με την αρχή αυτή, δεν είναι δυνατή η ύπαρξη στο ίδιο άτομο δύο ηλεκτρονίων με τα ίδια φυσικά χαρακτηριστικά. Τα ηλεκτρόνια θα πρέπει να διαφέρουν τουλάχιστον ως προς έναν από τους κβαντικούς αριθμούς που προσδιορίζουν την κατάσταση της κίνησής τους.

Νόμπελ Φυσικής το 1945 «για την ανακάλυψη της Αρχής του Αποκλεισμού, που ονομάζεται επίσης Αρχή του Pauli».

• Paul Dirac

(1902 – 1984)

Βρετανός θεωρητικός φυσικός και μαθηματικός που ασχολήθηκε με τις μαθηματικές και θεωρητικές πτυχές της Κβαντομηχανικής. Κορυφαία συνεισφορά του ο γενικός φορμαλισμός της Κβαντομηχανικής ή φορμαλισμός Ντιράκ, που διατύπωσε στο ιστορικό βιβλίο του «Αρχές της Κβαντομηχανικής», που εκδόθηκε το 1930 και αποτελεί έκτοτε την «βίβλο» της νέας θεωρίας.

Το 1933 τιμήθηκε μαζί με τον Erwin Schrödinger με το Νόμπελ Φυσικής  «για την ανακάλυψη νέων παραγωγικών μορφών ατομικής θεωρίας».

• Max Born

(1882 – 1970)

Γερμανός μαθηματικός και φυσικός, εβραϊκής καταγωγής, με θεμελιώδη συμβολή στην ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας. 

Το 1926 διατύπωσε τη στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης ψ, πάνω στην οποία εδράζεται όλο το κβαντικό οικοδόμημα.

Νόμπελ φυσικής το 1954  «για τη θεμελιώδη έρευνά του στην κβαντομηχανική, ειδικά για τη στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης».

• Louis De Broglie

(1892 - 1987)

Γάλλος φυσικός, αριστοκρατικής καταγωγής, ασχολήθηκε μάλλον αργά με την θεωρητική φυσική, γιατί είχε σπουδάσει αρχικά ιστορία. Το 1924 εισήγαγε την ιδέα ότι τα σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια, θα μπορούσαν να περιγραφούν όχι μόνο ως σωματίδια αλλά και ως κύματα (Κυματοσωματιδιακός δυϊσμός της ύλης).

Βραβείο Νόμπελ το 1929 «για την ανακάλυψη της κυματικής φύσης των ηλεκτρονίων».

• Enrico Fermi

(1901 – 1954)

Ιταλός θεωρητικός και πειραματικός φυσικός ο οποίος συνέδεσε το όνομά του με κορυφαίες στιγμές της φυσικής του εικοστού αιώνα. Είναι ο δημιουργός του πρώτου  πυρηνικού αντιδραστήρα (Σικάγο 1942), όπου η ομάδα του πέτυχε την πρώτη στον κόσμο ελεγχόμενη αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση  και θεωρείται επίσης ο «πατέρας της ατομικής βόμβας» μαζί με τον Ρόμπερτ Οπενχάιμερ. Εξίσου σημαντική είναι και η συμβολή του στη θεμελιώδη φυσική, όπως είναι οι στατιστικοί νόμοι για τα υποατομικά σωματίδια (φερμιόνια), η έρευνα σχετικά με τις πυρηνικές αντιδράσεις που προκαλούνται από αργά νετρόνια ή η αλληλεπίδραση  Fermi για την ασθενή πυρηνική αλληλεπίδραση. Νόμπελ Φυσικής το 1938 «για τις επιδείξεις του σχετικά με την ύπαρξη νέων ραδιενεργών στοιχείων που παράγονται από ακτινοβολία νετρονίων και για τη σχετική ανακάλυψη πυρηνικών αντιδράσεων που προκαλούνται από αργά νετρόνια».  

Πηγές:

Τα αντίστοιχα λήμματα της wikipedia  (https://en.wikipedia.org/)

Το βιβλίο του Στέφανου Τραχανά, "Ο Βομβιστής και ο Στρατηγός, Ιστορώντας την κβαντική επανάσταση, 1900-2025", ΠΕΚ, 2025.

Το βιβλίο του Στέφανου Τραχανά, "Μεγάλη επιστήμη, ενδιαφέρουσες ζωές", (2014). Έκδοση εκτός εμπορίου από τις Πανεπιστημιακές εκδόσεις Κρήτης (ΠΕΚ), διατίθεται δωρεάν σε μορφή pdf. Θα το βρείτε στον παρακάτω σύνδεσμο:

Μεγάλη επιστήμη, ενδιαφέρουσες ζωές

Hendrika Johanna van Leeuwen

Η ξεχασμένη φυσικός  Πρωτοπόρος της Κβαντικής Μηχανικής

Η Hendrika Johanna van Leeuwen (1887 – 1974) ήταν Ολλανδή φυσικός που στη διδακτορική της διατριβή εξήγησε ότι ο μαγνητισμός στα στερεά είναι ένα κβαντομηχανικό φαινόμενο. Ήταν ακόμα η πρώτη γυναίκα καθηγήτρια στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντέλφτ [1]

Γεννήθηκε στη Χάγη της Ολλανδίας στις 3 Ιουλίου 1887. Σπούδασε φυσική στο Πανεπιστήμιο του Leiden υπό την καθοδήγηση του Hendrik Antoon Lorentz  (Νόμπελ φυσικής 1902) και απέκτησε το διδακτορικό της το 1919.

Η διδακτορική της διατριβή είχε τίτλο «Προβλήματα της ηλεκτρονικής θεωρίας του μαγνητισμού»  και επικεντρώθηκε να αποδείξει γιατί ο μαγνητισμός είναι ουσιαστικά ένα κβαντομηχανικό φαινόμενο. Η κλασική φυσική δεν μπορεί να εξηγήσει τον παραμαγνητισμό, τον διαμαγνητισμό και τον σιδηρομαγνητισμό.  Το συμπέρασμα αποτελεί σήμερα  το «θεώρημα Bohr- van Leeuwen». (Το θεώρημα Bohr–Van Leeuwen ανακαλύφθηκε από τον Niels Bohr το 1911 στη διδακτορική του διατριβή χωρίς όμως να δημοσιευτεί και αργότερα ανακαλύφθηκε ξανά από την Hendrika Johanna van Leeuwen στη δική της διδακτορική διατριβή το 1919).

Η Van Leeuwen συνέχισε να ερευνά μαγνητικά υλικά στο «Technische Hogeschool Delft» (τώρα ονομάζεται Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντελφτ), αρχικά το 1920 ως «βοηθός», και στη συνέχεια προήχθη σε αναγνώστρια στη θεωρητική και εφαρμοσμένη φυσική. Το 1947 διορίστηκε εκεί καθηγήτρια, η πρώτη γυναίκα καθηγήτρια. Μέχρι τη συνταξιοδότησή της το 1952,  έδινε διαλέξεις για τον σιδηρομαγνητισμό και την ειδική σχετικότητα.

Πέθανε στο σπίτι της στο Ντέλφτ της Ολλανδίας στις 26 Φεβρουαρίου 1974.

Πηγές: 

https://en.wikipedia.org/wiki/Hendrika_Johanna_van_Leeuwen

https://shequantum.org/2023/12/02/3-of-our-women-of-quantum-series-theoretical-physicist-professor-hendrika-johanna-van-leeuwen/

---

[1] Delft University of Technology (TU Delft): Είναι το μεγαλύτερο και παλαιότερο πολυτεχνείο της Ολλανδίας. Ιδρύθηκε το 1842 ως Βασιλική Ακαδημία από τον βασιλιά Willem στην πόλη Delft της Ολλανδίας.

Emmy Noether

 

Μια σπουδαία μαθηματικός που καθόρισε την εξέλιξη της σύγχρονης φυσικής

H Amalie Emmy Noether (1882 – 1935) ήταν Γερμανίδα μαθηματικός και θεωρητική φυσικός, εβραϊκής καταγωγής. Θεωρείται η μαθηματικός του 20^ου αιώνα και «Αλγεβίστρια» με μεγάλη επιρροή . Συνέβαλε ουσιαστικά στη δημιουργία της σύγχρονης άλγεβρας, που βασίζεται στην αφηρημένη μελέτη των αλγεβρικών δομών. 

Στη φυσική, διατύπωσε και απέδειξε τα θεωρήματα  που φέρουν το όνομά της (1^ο και 2^ο θεώρημα Noether), τα οποία εξηγούν τη θεμελιώδη σχέση μεταξύ συμμετρίας και των νόμων διατήρησης. Θεωρούνται βασικά τόσο για τη γενική σχετικότητα όσο και για τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων.

Γεννήθηκε το 1882 στο Erlangen της Γερμανίας. Ο πατέρας της, Max Noether, ήταν διακεκριμένος μαθηματικός και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της πόλης. Η μητέρα της, Ida Kaufman, προέρχονταν από εύπορη οικογένεια. Από το 1889 έως το 1897 φοίτησε σε σχολείο του Erlangen και παρακολούθησε μαθήματα γερμανικών, αγγλικών, γαλλικών, αριθμητικής και πιάνου. Το 1900, πήρε πτυχίο που της επέτρεπε να διδάσκει αγγλικά και γαλλικά σε σχολεία θηλέων. Όμως η Noether δεν έγινε τελικά καθηγήτρια γλωσσών αλλά αποφάσισε να ακολουθήσει το δύσκολο για τα κορίτσια της εποχής εκείνης δρόμο και να σπουδάσει μαθηματικά. Στις γυναίκες επιτρέπονταν να παρακολουθούν ανεπίσημα τα μαθήματα στο Πανεπιστήμιο και μόνο μετά από άδεια του κάθε καθηγητή. Ξεκίνησε τις σπουδές της ως ακροάτρια στο Πανεπιστήμιο του Erlangen [1] το 1901.

Το 1902, πέρασε τις εισαγωγικές εξετάσεις και φοίτησε αρχικά ως ακροάτρια και στη συνέχεια κανονικά στα Πανεπιστήμια του Gottingen και του Erlangen έως το 1907 που πήρε το διδακτορικό της. O δρόμος της ακαδημαϊκής καριέρας ήταν ακόμη κλειστός για τις γυναίκες και η Emmy παρέμεινε στη γενέτειρά της όπου βοηθούσε τον πατέρα της και παράλληλα ασχολούνταν με τη δική της έρευνα. Με την εμφάνιση των πρώτων της επιστημονικών δημοσιεύσεων η φήμη της άρχισε να εξαπλώνεται και το 1913 έδωσε διάλεξη στη Βιέννη.

Το 1915 έλαβε πρόσκληση από τον Felix Klein να ενταχθεί στο τμήμα μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν, όπου συγκεντρώθηκαν οι μεγαλύτεροι μαθηματικοί στη Γερμανία της εποχής, τουλάχιστον μέχρι την άνοδο των Ναζί στην εξουσία. Στο Göttingen, η Noether μπορούσε να διδάξει, χωρίς πληρωμή, με το όνομα του μαθηματικού David Hillbert. Ο Hillbert δίδασκε την πρώτη τάξη του μαθήματος και η Noether στη συνέχεια δίδασκε τις υπόλοιπες τάξεις ως «βοηθός διδασκαλίας».

Το 1919, η Noether μετά από αλλαγή της νομοθεσίας, απέκτησε το δικαίωμα να διδάσκει χωρίς αμοιβή. Το 1922, άρχισε να παίρνει ένα μικρό μισθό. Η θέση της όμως στο Πανεπιστήμιο του Gottingen δεν άλλαξε όχι μόνο γιατί ήταν γυναίκα αλλά επίσης γιατί ήταν Εβραία και οπαδός του ειρηνιστικού κινήματος. Τον Απρίλιο του 1933, οι ναζί προκάλεσαν την απόλυσή της από το Πανεπιστήμιο. H παραμονή της στη Γερμανία ήταν πια επικίνδυνη. Με τη βοήθεια του Albert Einstein μετανάστευσε στην Αμερική και το Σεπτέμβριο του ίδιου έτους, η Noether δέχτηκε θέση επισκέπτη καθηγητή στο Γυναικείο Κολέγιο Bryn Mawr στις ΗΠΑ. Προσκλήθηκε επίσης να παραδίδει εβδομαδιαίες διαλέξεις στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Πανεπιστήμιο Princeton.

Ήταν τόσο εξαιρετική στη δουλειά της  που ο ίδιος ο Einstein την αποκαλούσε «δημιουργική μαθηματική ιδιοφυία».

Το 1935, αρρώστησε βαριά και πέθανε μετά από εγχείρηση στην οποία υπεβλήθη, σε ηλικία 53 ετών.

Το έργο της Noether συνεχίζει να παίζει καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη της Φυσικής, όπως στην θεωρία της υπερσυμμετρίας, η οποία ελέγχεται στον επιταχυντή αδρονίων του Cern και στη διατήρηση της πληροφορίας στις μαύρες τρύπες.

Πορτρέτο της Emmy Noether, ακρυλικό σε καμβά από την Αμερικανίδα ζωγράφο Jennifer Mondfrans.

Στηρίζεται στην φωτογραφία της (περίπου 1900) / από την wikipedia.

 Πηγές:

https://en.wikipedia.org/wiki/Emmy_Noether

---

[1] Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU): Δημόσιο ερευνητικό πανεπιστήμιο στις πόλεις Ερλάνγκεν και Νυρεμβέργη στη Βαυαρία της Γερμανίας. Ιδρύθηκε το 1742 στο Bayreuth και μετακόμισε στο Erlangen το 1743. Το 1972 το «Teacher Training College» στη Νυρεμβέργη ενσωματώθηκε σ’ αυτό και από τότε το συνδυασμένο ίδρυμα έχει  φυσική παρουσία  και στις δύο πόλεις.

Harriet Brooks

 

Η πρώτη Καναδή γυναίκα πυρηνικός φυσικός

 

Φωτογραφία αποφοίτησης, Μάρτιος 1898

 Η Harriet Brooks (1876 – 1933) ήταν Καναδή πρωτοπόρος πυρηνικός φυσικός, που όμως λίγοι την γνωρίζουν. Η έρευνά της σχετικά με την πυρηνική μεταστοιχείωση  και τη ραδιενέργεια είχε μεγάλη σημασία στην εξέλιξη της φυσικής. Ήταν αυτή που ανακάλυψε την ατομική ανάκρουση και βοήθησε στην ανακάλυψη του ραδονίου.

Γεννήθηκε στις 2 Ιουλίου 1876 στο Έξετερ του Καναδά σε πολύτεκνη οικογένεια με εννέα παιδιά. Το 1894 η οικογένειά της μετακόμισε στο Μόντρεαλ και η Harriet  κατόρθωσε να φοιτήσει με υποτροφία στο Πανεπιστήμιο McGill [1], από το οποίο αποφοίτησε το 1898 με άριστα στα μαθηματικά και τη φυσική φιλοσοφία.

Μετά την ολοκλήρωση του πτυχίου της, η Harriet Brooks έγινε η πρώτη μεταπτυχιακή φοιτήτρια στον Καναδά και εργάστηκε στο McGill υπό τον Ernest Rutherford [2].

Η μεταπτυχιακή εργασία της Brooks επικεντρώθηκε στον ηλεκτρομαγνητισμό, όπου μελέτησε τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων. Αυτό ήταν ένας σημαντικός πρόδρομος για την κατανόηση της ραδιενέργειας, την οποία θα ακολουθούσε στη μετέπειτα καριέρα της.

Το 1901 έγινε η πρώτη γυναίκα που έλαβε μεταπτυχιακό από τον McGill. Ήταν επίσης η πρώτη γυναίκα στον Καναδά που απέκτησε μεταπτυχιακό στον ηλεκτρομαγνητισμό.

 

Η ερευνητική ομάδα του Ernest Rutherford στο Μόντρεαλ το 1899. Η Harriet Brooks βρίσκεται στο κέντρο πίσω. Ο Ράδερφορντ βρίσκεται στην άκρη δεξιά.

Το εργαστήριο Φυσικής στο «Macdonald Physics Building» το 1901. Τότε ήταν ένα από τα καλύτερα εξοπλισμένα εργαστήρια οπουδήποτε και επιδοτήθηκε από τον ευεργέτη του Πανεπιστημίου  McGill, τον William Macdonald. Στο εργαστήριο αυτό , το 1898 ήρθε ως καθηγητής ο Ernest Rutherford ο οποίος είχε ήδη αρχίσει να μελετά τη ραδιενέργεια στο «Cavendish Laboratory» του Πανεπιστημίου Cambridge.

Παράλληλα με τις μεταπτυχιακές της σπουδές εργαζόταν από το 1899 ως καθηγήτρια στο  Royal Victoria College, το γυναικείο κολέγιο του Πανεπιστημίου McGill .

Το 1901, η Brooks πήρε υποτροφία για να κάνει το διδακτορικό της στη φυσική στο Κολέγιο Bryn Mawr [3] στην Πενσυλβάνια.

Την επόμενη χρονιά (1902 – 1903) εντάχθηκε στην ομάδα του Joseph John Thompson [4] στο Εργαστήριο Cavendish [5] στο Cambridge της Αγγλίας.

Το 1903 επέστρεψε στο McGill για να συνεργαστεί ξανά με τον Rutherford. Εδώ έκανε καινοτόμες ανακαλύψεις στον τομέα της ακτινοβολίας.

Ανακάλυψε ότι η τοποθέτηση ενός μη ραδιενεργού υλικού σε έναν ραδιενεργό θάλαμο προκάλεσε το υλικό να γίνει ραδιενεργό.

Αναλύοντας τις εκπομπές από το ραδιενεργό στοιχείο θόριο διαπίστωσε ότι  μάλλον είναι ένα νέο αέριο που τώρα ονομάζουμε ραδόνιο. Αυτή η ανακάλυψη έδειξε ότι τα ραδιενεργά στοιχεία μετατρέπονται σε άλλα στοιχεία, γεγονός που αποτελεί τον πυρήνα της σύγχρονης αντίληψης για τη ραδιενέργεια (φυσική μεταστοιχείωση).

Ως ερευνήτρια με τον Rutherford, ανακάλυψε το «φαινόμενο ανάκρουσης» που συμβαίνει όταν άτομα που εκτοξεύουν ένα σωματίδιο άλφα κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης αποκτούν κινητική ενέργεια και τη χρησιμοποιούν για να εκτοξευθούν μακριά από τους γείτονές τους.

H Brooks συνέγραψε και δημοσίευσε ερευνητικές εργασίες από μόνη της και μαζί με τον Rutherford, ο οποίος αν και αναφέρονταν στο έργο της και της έδινε τα εύσημα στις δημοσιεύσεις και τις διαλέξεις του, εντούτοις η συνεισφορά της πέρασε σε μεγάλο βαθμό απαρατήρητη και η ανακάλυψη του ραδονίου αποδόθηκε μόνο στον Rutherford. Χρειάστηκαν 70 χρόνια μετά τον θάνατό της, για να αναγνωριστεί επισήμως η συνεισφορά της και να εισαχθεί το 2002 στο Καναδικό «Hall of Fame Επιστήμης και Μηχανικής».

Το 1904 πήγε στο Κολέγιο Barnard [6] ως καθηγήτρια Φυσικής. Όταν το 1906 ανακοίνωσε τον αρραβώνα της με ένα συνάδελφό της,  τον καθηγητή Φυσικής  Bergen Davis, η διοίκηση του Barnard της ζήτησε να παραιτηθεί γιατί σύμφωνα με τα ήθη της εποχής δεν μπορούσε να είναι και παντρεμένη και επιτυχημένη ακαδημαϊκός. Υποστηρίζοντας την άποψη ότι «μια γυναίκα έχει δικαίωμα στην άσκηση του επαγγέλματός της και δεν μπορεί να καταδικαστεί να το εγκαταλείψει μόνο και μόνο επειδή παντρεύεται» παραιτήθηκε από τη θέση της και διέκοψε τη σχέση της.

Στο τέλος του 1906 επέστρεψε στην Ευρώπη και τον επόμενο χρόνο εργάστηκε ως ανεξάρτητη ερευνήτρια στο εργαστήριο της Μαρίας Κιουρί στο Παρίσι. Έτσι έγινε η πρώτη γυναίκα φυσικός που δούλεψε με τρεις σπουδαίους Νομπελίστες επιστήμονες (M. Curie, J.J. Thomson   και E. Rutherford).

Η επιστημονική της καριέρα τελικά τερματίστηκε όταν το 1907 παντρεύτηκε στο Λονδίνο τον καθηγητή Φυσικής του McGill , Frank Pitcher. Επέστρεψε στο Μόντρεαλ και απέκτησε τρία παιδιά, δύο από τα οποία πέθαναν σε εφηβική ηλικία.

Η Harriet Brooks πέθανε στις 17 Απριλίου 1933, μετά από μια επίμονη αλλά άγνωστη ασθένεια. Ήταν 56 ετών. Αναφορές στην ασθένειά της δηλώνουν «διαταραχές του αίματος», πιθανόν λευχαιμία που προκλήθηκε από την έκθεσή της στη ραδιενέργεια.

 

---

[1] McGill University. Αγγλόφωνο Δημόσιο Ερευνητικό Πανεπιστήμιο που βρίσκεται στο Μόντρεαλ του  Καναδά. Ιδρύθηκε το 1821

[2] Ernest Rutherford (1871 – 1937). Νεοζηλανδός φυσικός και πρωτοπόρος ερευνητής τόσο στην ατομική όσο και στην πυρηνική φυσική . Θεωρείται  «ο πατέρας της πυρηνικής φυσικής». Το 1908 πήρε το Νόμπελ Χημείας «για τις έρευνές του σχετικά με τη διάσπαση των στοιχείων και τη χημεία των ραδιενεργών ουσιών».

[3] Bryn Mawr College είναι ένα ιδιωτικό κολέγιο για γυναίκες  που ιδρύθηκε το 1885 στο Bryn Mawr της Πενσυλβάνια, των ΗΠΑ.

[4] Joseph John Thompson (1856 – 1940). Άγγλος φυσικός που το 1897  ανακάλυψε το πρώτο υποατομικό σωματίδιο, το ηλεκτρόνιο. Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1906 «σε αναγνώριση των μεγάλων πλεονεκτημάτων των θεωρητικών και πειραματικών ερευνών του σχετικά με την αγωγή του ηλεκτρισμού από αέρια».

[5] Cavendish Laboratory: Είναι το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ και αποτελεί μέρος της Σχολής Φυσικών Επιστημών. Άρχισε τη λειτουργία του το 1874  ως εργαστήριο πειραματικής φυσικής και πήρε το όνομά του από τον Βρετανό χημικό και φυσικό Henry Cavendish .

[6] Barnard College: Είναι  το ιδιωτικό γυναικείο κολέγιο που ιδρύθηκε το 1889  συνδεδεμένο με  το Πανεπιστήμιο Columbia.

Πηγές

https://en.wikipedia.org/wiki/Harriet_Brooks

https://www.lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/harriet-brooks

https://www.thecanadianencyclopedia.ca/en/article/harriet-brooks