Maria Curie – Przełomy w badaniach (1897-1904)

Promienie X i promienie uranu

Na wybór tematu pracy dyplomowej przez Marie Curie miały wpływ dwa niedawne odkrycia innych naukowców. W grudniu 1895 roku, około pół roku po ślubie Curie, niemiecki fizyk Wilhelm Roentgen odkrył rodzaj promienia, który mógł przechodzić przez lite drewno lub ciało i dawać zdjęcia kości żywych ludzi. Roentgen nazwał te tajemnicze promienie promieniami X, gdzie X oznacza nieznane. W uznaniu za swoje odkrycie Roentgen został w 1901 roku pierwszym laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.

Jedno z pierwszych zdjęć Roentgena wykonanych promieniami X – ręka kolegi (zwróć uwagę na obrączkę). Odkrycie promieni X zafascynowało opinię publiczną i głęboko zastanowiło naukowców

Henri Becquerel, odkrywca promieniowania uranu. Chociaż starał się pomóc Curies w rozwiązaniu ich problemów finansowych i w rozwoju ich kariery, ich stosunki w końcu się popsuły – jak to się czasem zdarza w przypadku naukowców drażliwych w kwestii dzielenia się zasługami za odkrycia.

Na początku 1896 roku, zaledwie kilka miesięcy po odkryciu Roentgena, francuski fizyk Henri Becquerel poinformował Francuską Akademię Nauk, że związki uranu, nawet jeśli były trzymane w ciemności, emitowały promienie, które zamgliłyby kliszę fotograficzną. Na to odkrycie natknął się przypadkowo. Pomimo intrygującego odkrycia Becquerela, społeczność naukowa nadal skupiała swoją uwagę na promieniowaniu rentgenowskim Roentgena, lekceważąc znacznie słabsze promienie Becquerela lub promienie uranowe.
Promienie uranowe IGNOROWANE przemawiały do Marii Curie. Ponieważ nie musiałaby czytać długiej bibliografii opublikowanych prac, mogłaby natychmiast rozpocząć prace doświadczalne nad nimi. Dyrektor paryskiej Miejskiej Szkoły Fizyki i Chemii Przemysłowej, w której Pierre był profesorem fizyki, zezwolił jej na wykorzystanie zatłoczonego, wilgotnego magazynu jako laboratorium.

Sprytna technika była jej kluczem do sukcesu. Około 15 lat wcześniej Pierre i jego starszy brat, Jacques, wynaleźli nowy rodzaj elektrometru, urządzenie do pomiaru bardzo małych prądów elektrycznych. Marie wykorzystała elektrometr Curie do pomiaru słabych prądów, które mogą przepływać przez powietrze bombardowane promieniami uranu. Wilgotne powietrze w magazynie miało tendencję do rozpraszania ładunku elektrycznego, ale udało jej się dokonać powtarzalnych pomiarów.

Zamiast zmuszać te ciała do oddziaływania na płyty fotograficzne, wolałam określić intensywność ich promieniowania poprzez pomiar przewodności powietrza wystawionego na działanie promieni.

To urządzenie do precyzyjnych pomiarów elektrycznych, wynalezione przez Pierre’a Curie i jego brata Jacques’a, było niezbędne w pracy Marii. (Zdjęcie ACJC)

Z tej strony można wyjść na wystawę poświęconą odkryciu elektronu

Liczne eksperymenty Marii potwierdziły obserwacje Becquerela, że efekty elektryczne promieni uranu są stałe, niezależnie od tego, czy uran był stały czy sproszkowany, czysty czy w mieszaninie, mokry czy suchy, czy wystawiony na działanie światła czy ciepła. Podobnie, jej badania promieni emitowanych przez różne związki uranu potwierdziły wniosek Becquerela, że minerały o większej zawartości uranu emitują najbardziej intensywne promienie. Wykraczała jednak poza pracę Becquerela, formułując kluczową hipotezę: emisja promieni przez związki uranu może być atomową właściwością pierwiastka uranu – czymś wbudowanym w samą strukturę jego atomów.

PROSTA HIPOTEZAARIEGO okazała się rewolucyjna. Ostatecznie przyczyniłaby się do fundamentalnej zmiany w naukowym zrozumieniu. W tamtym czasie naukowcy uważali atom – słowo oznaczające niepodzielny lub niepodzielny – za najbardziej elementarną cząstkę. Wskazówką, że ten starożytny pogląd był fałszywy, było odkrycie elektronu przez innych naukowców mniej więcej w tym samym czasie. Nikt jednak nie pojmował złożonej struktury wewnętrznej ani ogromnej energii zgromadzonej w atomach. Marie i Pierre Curie sami nie byli przekonani, że energia radioaktywna pochodzi z wnętrza atomów – może, na przykład, Ziemia była skąpana w promieniach kosmicznych, których energię niektóre atomy w jakiś sposób wychwyciły i wypromieniowały? Prawdziwym osiągnięciem Marii było przebicie się przez skomplikowane i niejasne obserwacje z krystalicznie czystą analizą zestawu wniosków, które, choć nieoczekiwane, były logicznie możliwe.

Maria badała wszystkie znane pierwiastki, aby ustalić, czy inne pierwiastki lub minerały sprawią, że powietrze będzie lepiej przewodzić elektryczność, czy też może zrobi to sam uran. W tym zadaniu pomagało jej wielu chemików, którzy podarowali różne próbki minerałów, w tym niektóre zawierające bardzo rzadkie pierwiastki. W kwietniu 1898 r. jej badania wykazały, że związki toru, podobnie jak związki uranu, emitują promienie Becquerela. Ponownie okazało się, że emisja ta jest właściwością atomu. Aby opisać zachowanie uranu i toru, wymyśliła słowo radioaktywność – oparte na łacińskim słowie oznaczającym promień.

Następny:
Odkrycie polonu i radu

Także:
Radioaktywność: Niestabilne jądro

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.