Goeppert-Mayer obtint son doctorat à l'université de Göttingen, en Allemagne. Elle devint citoyenne américaine en 1933. Elle enseigna dans de nombreuses institutions avant de rentrer à l'université de Californie à SanDiego, en 1960. En 1963, elle partagea avec H.D.Jensen et E.Wigner le prix Nobel de physique, et fut citée par le comité Nobel pour son œuvre indépendante à la fin des années 1940. Elle démontra que le noyau atomique possède un nombre de neutrons et de protons bien défini: elle introduisit un modèle structural du noyau atomique en couches.

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