Marie Curie – Forskningsgennembrud (1897-1904)

Røntgenstråler og uranstråler

ARIE CURIES VALG af afhandlingstema blev påvirket af to nylige opdagelser, som andre forskere havde gjort. I december 1895, ca. seks måneder efter Curies’ ægteskab, opdagede den tyske fysiker Wilhelm Roentgen en slags stråler, der kunne bevæge sig gennem massivt træ eller kød og give fotografier af levende menneskers knogler. Roentgen kaldte disse mystiske stråler for X-stråler, hvor X står for ukendt. Som anerkendelse af sin opdagelse blev Roentgen i 1901 den første nobelpristager i fysik.

Et af Roentgens første røntgenfotografier — en kollegas hånd (bemærk vielsesringen). Afsløringen af røntgenstråler fascinerede offentligheden og undrede dybt videnskabsfolk

Henri Becquerel, opdageren af uranstråling. Selv om han forsøgte at hjælpe familien Curies med at løse deres økonomiske problemer og fremme deres karrierer, blev forholdet til sidst dårligt – som det sommetider sker med videnskabsmænd, der er følsomme over for at dele æren for opdagelser.

I begyndelsen af 1896, kun få måneder efter Røntgens opdagelse, rapporterede den franske fysiker Henri Becquerel til det franske videnskabsakademi, at uranforbindelser, selv hvis de blev opbevaret i mørke, udsendte stråler, der ville give en fotografisk plade tåge. Han var kommet til denne opdagelse ved et tilfælde. På trods af Becquerels spændende opdagelse fortsatte det videnskabelige samfund med at fokusere sin opmærksomhed på Røntgens røntgenstråler og negligerede de meget svagere Becquerel-stråler eller uranstråler.
HANS URIUMSTRÅLER FORSAGT appellerede til Marie Curie. Da hun ikke ville have en lang bibliografi af offentliggjorte artikler at læse, kunne hun straks gå i gang med eksperimentelt arbejde med dem. Direktøren for den kommunale skole for industriel fysik og kemi i Paris, hvor Pierre var professor i fysik, gav hende lov til at bruge et overfyldt og fugtigt lagerrum som laboratorium.

En snedig teknik var hendes nøgle til succes. Cirka 15 år tidligere havde Pierre og hans storebror Jacques opfundet en ny slags elektrometer, et apparat til måling af ekstremt lave elektriske strømme. Marie brugte nu Curie-elektrometeret til at måle de svage strømme, der kan passere gennem luft, der er blevet bombarderet med uranstråler. Den fugtige luft i lagerrummet havde en tendens til at opløse den elektriske ladning, men det lykkedes hende at foretage reproducerbare målinger.

I stedet for at lade disse legemer virke på fotografiske plader foretrak jeg at bestemme intensiteten af deres stråling ved at måle ledningsevnen i den luft, der var udsat for strålernes virkning.

Dette apparat til præcise elektriske målinger, opfundet af Pierre Curie og hans bror Jacques, var uundværligt for Maries arbejde. (Foto ACJC)

Du kan forlade denne side til en udstilling om opdagelsen af elektronen

Med talrige eksperimenter bekræftede Marie Becquerels observationer om, at de elektriske virkninger af uranstråler er konstante, uanset om uranen var fast eller pulveriseret, ren eller i en forbindelse, våd eller tør, eller om den var udsat for lys eller varme. Ligeledes bekræftede hendes undersøgelse af de stråler, der udsendes af forskellige uranforbindelser, Becquerels konklusion, at mineraler med en højere andel af uran udsendte de mest intense stråler. Hun gik imidlertid videre end Becquerels arbejde og opstillede en afgørende hypotese: Uranforbindelsers stråleudsendelse kunne være en atomar egenskab ved grundstoffet uran – noget, der er indbygget i selve atomernes struktur.

ARIE’s enkle hypotese skulle vise sig at være revolutionerende. Den ville i sidste ende bidrage til et grundlæggende skift i den videnskabelige forståelse. På det tidspunkt betragtede videnskabsfolk atomet – et ord, der betyder uopdelt eller udelelig – som den mest elementære partikel. En antydning af, at denne gamle idé var forkert, kom fra andre videnskabsmænds opdagelse af elektronen omkring samme tid. Men ingen forstod den komplekse indre struktur eller den enorme energi, der var lagret i atomerne. Marie og Pierre Curie var ikke selv overbevist om, at radioaktiv energi kom fra atomernes indre – måske var jorden f.eks. badet i kosmisk stråling, hvis energi visse atomer på en eller anden måde fangede og udstrålede? Maries virkelige bedrift var at skære igennem de komplicerede og uklare observationer med en krystalklar analyse af den række af konklusioner, der, selv om de var uventede, var logisk mulige.

Marie testede alle de kendte grundstoffer for at finde ud af, om andre grundstoffer eller mineraler ville få luften til at lede elektricitet bedre, eller om uran alene kunne gøre det. I denne opgave blev hun bistået af en række kemikere, som donerede en række mineralprøver, herunder nogle med meget sjældne grundstoffer. I april 1898 afslørede hendes forskning, at thoriumforbindelser ligesom uranforbindelser udsender Becquerel-stråler. Igen viste det sig, at emissionen var en atomar egenskab. For at beskrive uran og thoriums adfærd opfandt hun ordet radioaktivitet – baseret på det latinske ord for stråle.

Næste:
Offentliggørelse af polonium og radium

Også:
Radioaktivitet: Den ustabile kerne

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.