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Leona Harriet Woods nasce il 9 agosto 1919 in una fattoria a La Grange, Illinois.
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all'età di 14 riesce a diplomarsi al Lyons Township High School grazie all'aiuto del padre
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Leona ottiene la laurea in chimca alla University of Chicago, a circa 18 anni. Successivamente iniziò a lavorare nel laboratorio di James Franck a Chicago, premio Nobel per la fisica. Da lui imparò un approccio rigoroso e rispettoso della scienza, oltre alla sensibilità etica che Franck esprimeva (famoso il suo Franck Report, contrario all’uso della bomba atomica sulle città giapponesi). Egli però non la apprezzava particolarmente.
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in seguito Leona fece un dottorato con Robert Milliken (e con la collaborazione di Stanislaw Morzowski) alla University of Chicago; durante la discussione venne notata dal fisico Anderson ed entra così in contatto con il gruppo di scienziati coinvolti nel progetto Manhattan, e il suo compito era quello di misurare il flusso di neutroni.
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Entrò nel gruppo di Fermi a Chicago e lo seguì nella costruzione della Chicago Pile-1 (2 dicembre 1942), il primo reattore nucleare funzionante. Leona era l’unica donna presente quel giorno storico, ed era incinta. Fermi ne apprezzava l’intelligenza e l’affidabilità, tanto da affidarle incarichi cruciali.
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Nel 1943 completa il dottorato con la tesi "On the Silicon Oxide Bands" e successivamente si sposa con John Marshall
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Nasce suo primo figlio, Peter. Partecipa al lavoro al sito di Hanford, incluso il problema del “xenon poisoning” nel reattore B.
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Nel 1945, al termine della guerra, il plutonio prodotto a Hanford viene usato nel test Trinity e nella bomba "Fat Man" su Nagasaki
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Dopo la guerra, torna all’Università di Chicago; continua la ricerca, diventa fellow all’Institute for Nuclear Studies. Nasce il secondo figlio, John, nel 1949.
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Nel 1953 Leona diventa assistente professore. Continua il suo lavoro nella ricerca ,incluso il lavoro dei fasci di neutroni polarizzati.
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Nel 1954 Enrico Fermi muore. Successivamente Leona e John Marshall si separano
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1957 Diventa fellow all'Institute for Advanced Sgudy di Princeton
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1958 diventa fellow al Brookhaven National Laboratory
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Leona entra come associate professor di fisica alla New York University
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Leona viene promossa a professore effettivo alla NYU
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Divorzia da suo marito John Marshall e nello stesso anno si sposa con Willard Libby
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Leona è molto attiva a temi ambientali, metodologie per lo studio del cambiamento climatico tramite rapporti isotopici in anelli degli alberi.Propone anche l'irradiazione alimentare come mezzo per ridurre batteri.
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Pubblica "The Uranium People" autobiografia e storia della ricerca atomica.
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Morte del marito Willard Libby.
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Nel 1984 Leona pubblica lavori su oggetti quasi -stellari. È atriva scientificamente fino quasi alla fine della sua vita.
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Nel 1986 Leona muore a Santa Monica, California, per un ictus indotto da anestesia