Marie Curie – Průlomové výzkumy (1897-1904)

Rentgenové a uranové záření

Výběr tématu diplomové práce Marie Curie ovlivnily dva nedávné objevy jiných vědců. V prosinci 1895, asi šest měsíců po svatbě Curieových, objevil německý fyzik Wilhelm Roentgen druh paprsků, které mohly procházet pevným dřevem nebo masem a poskytovat fotografie kostí živých lidí. Roentgen tyto záhadné paprsky nazval paprsky X, přičemž X znamená neznámý. Za svůj objev se Roentgen v roce 1901 stal prvním nositelem Nobelovy ceny za fyziku.

Jedna z prvních Roentgenových rentgenových fotografií – ruka kolegy (všimněte si snubního prstenu). Objev rentgenového záření fascinoval veřejnost a hluboce zmátl vědce

Henri Becquerel, objevitel uranového záření. Přestože se snažil Curieovým pomoci vyřešit jejich finanční problémy a postoupit v kariéře, jejich vztahy se nakonec zhoršily – jak se někdy stává u vědců, kteří jsou hákliví na sdílení zásluh za objevy.

Na začátku roku 1896, jen několik měsíců po Roentgenově objevu, oznámil francouzský fyzik Henri Becquerel Francouzské akademii věd, že sloučeniny uranu, i když jsou drženy ve tmě, vyzařují paprsky, které zamlží fotografickou desku. Na tento objev přišel náhodou. Navzdory Becquerelovu zajímavému zjištění vědecká komunita nadále soustředila svou pozornost na Roentgenovo rentgenové záření a opomíjela mnohem slabší Becquerelovy paprsky neboli uranové záření.
PŘEHLÉDNUTÍ URANOVÝCH PAPRSKŮ oslovilo Marii Curie. Protože by nemusela číst dlouhou bibliografii publikovaných prací, mohla na nich okamžitě začít experimentálně pracovat. Ředitel pařížské městské školy průmyslové fyziky a chemie, kde Pierre působil jako profesor fyziky, jí povolil využít tamní přeplněný vlhký sklad jako laboratoř.

Klíčem k úspěchu jí byla důmyslná technika. Asi o 15 let dříve vynalezl Pierre se svým starším bratrem Jacquesem nový druh elektrometru, zařízení pro měření extrémně slabých elektrických proudů. Marie Curieová nyní využila elektrometr k měření slabých proudů, které mohou procházet vzduchem, jenž byl bombardován uranovými paprsky. Vlhký vzduch ve skladu měl tendenci rozptylovat elektrický náboj, přesto se jí podařilo provést reprodukovatelná měření.

Místo toho, aby tato tělesa působila na fotografické desky, jsem raději určovala intenzitu jejich záření měřením vodivosti vzduchu vystaveného působení paprsků.

Tento přístroj pro přesné elektrické měření, který vynalezli Pierre Curie a jeho bratr Jacques, byl pro Mariinu práci nezbytný. (Foto ACJC)

Z této stránky můžete odejít na výstavu o objevu elektronu

Marie četnými pokusy potvrdila Becquerelova pozorování, že elektrické účinky uranových paprsků jsou konstantní bez ohledu na to, zda je uran v pevném stavu nebo rozprašovaný, čistý nebo ve sloučenině, mokrý nebo suchý, nebo zda je vystaven světlu či teplu. Stejně tak její studie paprsků vyzařovaných různými sloučeninami uranu potvrdila Becquerelův závěr, že minerály s vyšším podílem uranu vyzařují nejintenzivnější paprsky. Překročila však rámec Becquerelovy práce a vyslovila zásadní hypotézu: vyzařování paprsků sloučeninami uranu by mohlo být atomovou vlastností prvku uran – něčím, co je zabudováno v samotné struktuře jeho atomů.

ARIEHO PROSTÁ HYPOTÉZA se ukázala jako revoluční. V konečném důsledku by přispěla k zásadnímu posunu ve vědeckém poznání. Vědci v té době považovali atom – slovo znamenající nedělený nebo nedělitelný – za nejelementárnější částici. Náznak toho, že tato dávná představa byla mylná, přinesl objev elektronu jinými vědci ve stejné době. Nikdo však nechápal složitou vnitřní strukturu ani obrovskou energii, která je v atomech uložena. Sami Marie a Pierre Curieovi nebyli přesvědčeni, že radioaktivní energie pochází z nitra atomů – že by se například Země koupala v kosmickém záření, jehož energii některé atomy nějakým způsobem zachytily a vyzářily? Skutečným Mariiným úspěchem bylo protnout komplikovaná a nejasná pozorování křišťálově čistou analýzou souboru závěrů, které, jakkoli nečekané, byly logicky možné.

Marie testovala všechny známé prvky, aby zjistila, zda jiné prvky nebo minerály způsobí, že vzduch bude lépe vést elektřinu, nebo zda to dokáže pouze uran. V tomto úkolu jí pomáhala řada chemiků, kteří jí věnovali různé vzorky minerálů, včetně některých obsahujících velmi vzácné prvky. V dubnu 1898 její výzkum odhalil, že sloučeniny thoria, stejně jako sloučeniny uranu, vyzařují Becquerelovo záření. Opět se ukázalo, že toto vyzařování je vlastností atomů. Pro popis chování uranu a thoria vymyslela slovo radioaktivita – podle latinského výrazu pro paprsek.

Další:
Objev polonia a radia

Také:
Radioaktivita: Nestabilní jádro

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.