Marie Curie – Doorbraken in het onderzoek (1897-1904)

Röntgenstralen en Uraniumstralen

De keuze van Marie Curie als onderwerp voor haar proefschrift werd beïnvloed door twee recente ontdekkingen van andere wetenschappers. In december 1895, ongeveer zes maanden na het huwelijk van de Curies, ontdekte de Duitse natuurkundige Wilhelm Roentgen een soort straal die door massief hout of vlees kon gaan en foto’s kon opleveren van de botten van levende mensen. Roentgen noemde deze mysterieuze stralen X-stralen, waarbij X staat voor onbekend. Als erkenning voor zijn ontdekking werd Roentgen in 1901 de eerste Nobelprijswinnaar voor natuurkunde.

Een van Roentgens eerste röntgenfoto’s — de hand van een collega (let op de trouwring). De onthulling van röntgenstraling fascineerde het publiek en bracht wetenschappers in grote verwarring

Henri Becquerel, ontdekker van uraniumstraling. Hoewel hij probeerde de Curies te helpen hun financiële problemen op te lossen en hun carrière vooruit te helpen, verzuurde de relatie uiteindelijk – zoals soms gebeurt met wetenschappers die gevoelig zijn voor het delen van eer voor ontdekkingen.

In het begin van 1896, slechts enkele maanden na de ontdekking van Roentgen, meldde de Franse natuurkundige Henri Becquerel aan de Franse Academie van Wetenschappen dat uraniumverbindingen, zelfs als ze in het donker werden bewaard, stralen uitzenden die een fotografische plaat zouden beslaan. Hij had deze ontdekking bij toeval gedaan. Ondanks Becquerels intrigerende ontdekking bleef de wetenschappelijke gemeenschap haar aandacht richten op de röntgenstraling van Roentgen en verwaarloosde zij de veel zwakkere Becquerel-stralen of uraniumstralen.
HE IGNORED URANIUM RAYS deed een beroep op Marie Curie. Aangezien zij geen lange bibliografie van gepubliceerde artikelen hoefde te lezen, kon zij er onmiddellijk experimenteel werk mee beginnen. De directeur van de Gemeentelijke School voor Industriële Fysica en Scheikunde van Parijs, waar Pierre professor in de fysica was, gaf haar toestemming om een overvolle, vochtige opslagruimte als laboratorium te gebruiken.

Een slimme techniek was haar sleutel tot succes. Ongeveer 15 jaar eerder hadden Pierre en zijn oudere broer, Jacques, een nieuw soort elektrometer uitgevonden, een apparaat om extreem lage elektrische stromen te meten. Marie gebruikte de Curie-elektrometer nu om de zwakke stromen te meten die door met uraniumstralen bestraalde lucht kunnen gaan. De vochtige lucht in de opslagruimte had de neiging de elektrische lading te verdrijven, maar zij slaagde erin reproduceerbare metingen te verrichten.

In plaats van deze lichamen op fotografische platen te laten inwerken, gaf ik er de voorkeur aan de intensiteit van hun straling te bepalen door de geleidbaarheid te meten van de lucht die aan de inwerking van de stralen was blootgesteld.

Dit apparaat voor nauwkeurige elektrische meting, uitgevonden door Pierre Curie en zijn broer Jacques, was van essentieel belang voor Marie’s werk. (Foto ACJC)

U kunt deze site verlaten voor een tentoonstelling over de ontdekking van het elektron

Met talrijke experimenten bevestigde Marie Becquerels waarnemingen dat de elektrische effecten van uraniumstralen constant zijn, ongeacht of het uranium vast was of verpulverd, zuiver of in een verbinding, nat of droog, en of het werd blootgesteld aan licht of warmte. Evenzo bevestigde haar studie van de stralen uitgezonden door verschillende uraniumverbindingen Becquerel’s conclusie dat de mineralen met een hoger aandeel uranium de meest intense stralen uitzenden. Zij ging echter verder dan Becquerels werk door een cruciale hypothese te formuleren: de emissie van stralen door uraniumverbindingen zou een atomaire eigenschap van het element uranium kunnen zijn – iets dat is ingebouwd in de structuur van zijn atomen.

De EENVOUDIGE HYPOTHESE VAN ARIE zou revolutionair blijken. Het zou uiteindelijk bijdragen aan een fundamentele verschuiving in het wetenschappelijk inzicht. In die tijd beschouwden wetenschappers het atoom – een woord dat ongedeeld of ondeelbaar betekent – als het meest elementaire deeltje. Een hint dat dit oude idee onjuist was, kwam van de ontdekking van het elektron door andere wetenschappers rond diezelfde tijd. Maar niemand begreep de complexe innerlijke structuur of de immense energie die in atomen was opgeslagen. Marie en Pierre Curie waren er zelf niet van overtuigd dat radioactieve energie van binnenuit de atomen kwam – misschien baadde de aarde bijvoorbeeld in kosmische straling, waarvan bepaalde atomen de energie op een of andere manier opvingen en uitstraalden? Marie’s werkelijke prestatie was het doorsnijden van de ingewikkelde en duistere waarnemingen met een glasheldere analyse van de reeks conclusies die, hoe onverwacht ook, logisch mogelijk waren.

Marie testte alle bekende elementen om te bepalen of andere elementen of mineralen de lucht beter elektriciteit zouden doen geleiden, of dat alleen uranium dit zou kunnen. Bij deze taak werd zij bijgestaan door een aantal scheikundigen die een verscheidenheid van mineraalmonsters schonken, waaronder enkele die zeer zeldzame elementen bevatten. In april 1898 bleek uit haar onderzoek dat thoriumverbindingen, net als die van uranium, Becquerel-stralen uitzenden. Ook hier bleek de emissie een atomaire eigenschap te zijn. Om het gedrag van uranium en thorium te beschrijven vond zij het woord radioactiviteit uit – gebaseerd op het Latijnse woord voor straal.

Volgende:
De ontdekking van polonium en radium

Ook:
Radioactiviteit: De onstabiele kern

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.