Gustav Ludwig Hertz nació el 22 de julio de 1887 en Hamburgo, Alemania, donde inició sus estudios en la escuela Johanneum y posteriormente en las universidades de Gotinga, Múnich y Berlín hasta graduarse en Física en 1911. Su tesis versaba sobre la absorción infrarroja del dióxido de carbono en relación con la presión y la presión parcial. Obtuvo un puesto como ayudante de investigación en el Instituto de Física de la Universidad Friedrich Wilhelm (Berlín) en 1913.
Junto con otro científico, James Franck, llevaron a cabo investigaciones sobre el impacto de los electrones que les llevaron, en 1914, a realizar su famoso experimento que confirmaba y apoyaba el modelo atómico de Bohr y abría las puertas a la mecánica cuántica formulada por Max Planck. Justo cuando estaba investigando y cuantificando el potencial de ionización de varios gases, comienza la Primera Guerra Mundial y tiene que ir al frente. En 1915, es herido de gravedad.
Continúa con sus estudios y demostró las relaciones cuantitativas entre las series de líneas espectrales y la pérdida de energía de los electrones al colisionar con átomos. En 1925, él y James Franck, reciben el Premio Nobel de Física por sus descubrimientos sobre el paso de electrones a través de un gas. Además, recibió la Medalla Max Planck de la Sociedad Alemana de Física por separar isótopos de neón mediante una cascada de difusión.
Tras la Segunda Guerra Mundial, en 1945, se trasladó a la Unión Soviética, en donde trabajó como jefe de un laboratorio de investigación hasta 1954 que ascendió al puesto de director del Instituto de Física de la Universidad Karl Marx en Leipzig (Alemania). En 1961, fue nombrado profesor emérito y se retiró viviendo entre Leipzig y Berlín. Descubrió el efecto fotoeléctrico, la propagación de las ondas electromagnéticas y las formas para producirlas y detectarlas (Ondas Hertzianas).
Tuvo dos hijos también físicos, el Dr. Carl Hellmuth Hertz y el Dr. Johannes Hertz. A lo largo de su vida publicó muchos de sus trabajos, tanto en colaboración con Franck como de forma individual. Fue miembro de la Academia de Ciencias Alemana en Berlín, de la Academia de Ciencias de Gotinga, de la Academia Húngara de ciencias, de la Academia de Ciencias Checoslovaca y miembro extranjero de la Academia de Ciencias de la URSS.
Falleció el 30 de octubre de 1975 en Berlín Alemania.
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