150 години след раждането на Мария Кюри, Майк Сътън се задълбочава в нейния живот и изследвания

Когато се роди Мария Склодовска, преди 150 години този месец, родината й отдавна беше престанала да бъде независима суверенна държава. През предходния век Русия анексира по-голямата част от територията на Полша, а останалата част е разделена между Прусия и Австрия. В училището на Мария във Варшава цялото преподаване беше на руски и полският език беше забранен.

химикът

Животът и работата на Мари е вдъхновение за поколения учени

Решена да учи, въпреки системата на висшето образование, която не приема жени, Мария се присъедини към група дисидентски интелектуалци, които управляваха нелегална образователна организация, известна като плаващ (или летящ) университет. Но за да продължи научната си кариера, за която мечтаеше, трябваше да напусне Полша. В Париж тя срещна допълнителни трудности. На теория френският академичен свят беше отворен за всеки с достатъчно талант. Но като чужденка и жена, тя се бореше да спечели признание.

В крайна сметка Мария, разбира се, ще получи най-високото признание под формата на две Нобелови награди. Първият (за физика) беше споделен със съпруга й Пиер и с френския физик Анри Бекерел. Вторият (за химия) беше само нейният. Въпреки отразената слава, която тези постижения донесоха на осиновената й държава, Френската академия на науките все още отказа да я приеме за член, а десните парижки вестници я насочиха към ксенофобски атаки.

Ранните години

Семейството на Мария - подобно на много други в полските професионални класове - бе спаднало в социалните мащаби поради тяхното противопоставяне на руското управление. Баща й Владислав Склодовски беше изключен от академични длъжности на по-високо ниво и трябваше да допълни заплатата на учителя си, като отвори къщата си за интернати. Майка й Бронислава, също учителка, умира от туберкулоза през 1878 г.

Децата на Склодовски израснаха заобиколени от книги и изложени на интелектуални дебати. Мария напуска училище през 1883 г. със златен медал за изключителни академични постижения и желание да продължи обучението си.

‘От време на време щеше да дойде малко непредвиден успех, който да ме насърчи, а понякога потъвах в отчаяние поради инцидентите или неуспехите поради неопитността си’

Тъй като жените бяха изключени от официалното висше образование в руска Полша, тя се обърна към подземния плаващ университет на Варшава. Неговите класове обикновено се провеждаха в частни домове, но в Музея на индустрията и земеделието имаше научна лаборатория. Тази импровизирана лаборатория - управлявана от братовчед на Maria’s, който преди това е работил като асистент на Дмитрий Менделеев в Санкт Петербург - даде на Мария известен опит в практическата физика и химия. Според биографията на Мадам Кюри от 1938 г., автор на дъщеря й Ева, тя по-късно си спомня: „По принцип можех да стигна там само вечер след вечеря или в неделя и бях оставена на себе си. Опитах се да възпроизведа различни експерименти, описани в трактатите по физика или химия, а резултатите понякога бяха неочаквани. От време на време щеше да дойде малко неочакван успех, който да ме насърчи, а понякога потъвах в отчаяние поради инцидентите или неуспехите поради неопитността си. “

По-голямата сестра на Мария Брония също имаше академични амбиции. През 1886 г. Мария задържа собствените си планове за кариера, заемайки пост като гувернантка, за да помогне за финансирането на медицинските изследвания на сестра си в Париж. Изминаха още пет години, преди Мария да я последва. По това време сестра й беше новоквалифицирана, а също така и омъжена - за Казимеж Длуски, друг полски лекар в чужбина.

Мари и Пиер позират с дъщеря си Ирен, извън семейния дом

Намиране на подходящо съвпадение

Длуските посрещнаха Мария в апартамента им на модния десен бряг на Сена, но скоро след пристигането си прекоси реката, за да наеме малка таванска стая в Латинския квартал, близо до Сорбоната - почтения център на Парижкия университет. На оскъдна диета и с малко отопление през зимата, Мария предприе интензивна програма за обучение в университета. През 1893 г. тя оглавява класа си по физика, а през 1894 г. е на второ място по математика. През същата година френското общество за насърчаване на националната индустрия й предложи рутинен изследователски проект, включващ измерване на магнитните свойства на различни видове стомана.

За съжаление, съоръженията, разпределени за тази задача, се оказаха недостатъчни. Освен това ръководителят на Мария очакваше допълнителна помощ от нея в замяна на достъп до неговата лаборатория. Уморена от каталогизирането на колекцията от минерали на професора и извършването на рутинните му анализи, тя попита познат от Полша дали той познава някой, който може да й предложи място на пейката при по-лесни условия. Той направи: Пиер Кюри, преподавател в Националното училище по физика и химия.

Роден през 1859 г. и все още ерген в средата на 30-те години, Пиер изглеждаше влюбен в изследванията си. Когато се среща с Мария през април 1894 г., той вече е публикувал важна работа за феномена на пиезоелектричеството, но все още не е представил докторската си дисертация. Само няколко седмици след първата им среща Пиер помоли Мария да стане негова съпруга. Тя отложи даването на своя отговор, докато не прекара лятната ваканция със семейството си в Полша, но прие предложението му за завръщане в нейното обучение през есента.

През юли 1895 г. мадмоазел Мария Склодовска става мадам Мария Кюри. През същата година Пиер най-накрая докторат и е назначен за редовен професор в Националното училище. След дипломирането си през 1896 г., Мари подпомага Пиер в лабораторната му работа, докато търси тема за собственото си докторско изследване - проект, прекъснат временно от раждането на дъщеря им Ирен през септември 1897 г. В края на същата година Мари започва разследване това би й спечелило международна репутация.

Разкриване на нови елементи

През ноември 1895 г. германският физик Вилхелм Рьонтген е открил рентгенови лъчи, а няколко месеца по-късно френският физик Бекерел става първият човек, открил радиоактивността. И двете явления имат ефект на йонизиращ въздух и по този начин увеличават неговата електрическа проводимост. В края на 1897 г. Кюри започва да сравнява радиоактивността на различни вещества, като измерва проводимостта на въздуха около тях, използвайки инструмент за измерване на много слаби електрически токове, разработен няколко години по-рано от Пиер и брат му Жак.

Както в крайна сметка Мари откри, един тон смола съдържа по-малко от грам силно радиоактивен материал, който търсеше

Тези разследвания разкриват, че само минерали, съдържащи уран - първоначалният източник на Бекерел - или торий, са показали следи от радиоактивност. (Резултатът от тория е потвърден независимо от Герхард Шмит.) Въпреки това Кюри забелязва, че смолата, уранова руда от Йоахимщал в Бохемия, е по-силно радиоактивна от чистия уран. Те стигнаха до заключението, че той трябва да съдържа един или повече нови радиоактивни елементи и беше договорено идентифицирането им да стане докторски проект на Мари.

Както в крайна сметка Мари откри, един тон смола съдържа по-малко от грам силно радиоактивен материал, който тя търсеше. Екстракцията в този мащаб изисква значителни физически усилия, както и химически експертизи. Голяма част от тази работа беше извършена от самата Мари, в един остарял навес с ограничени съоръжения. Първо, рудата трябваше да се смила на прах и да се потопи в киселина, като се получи разтвор, който след това може да бъде подложен на стандартните тестове за групов анализ. Нивата на радиоактивност на получените утайки показват химическите семейства, към които принадлежат неизвестните елементи.

Анализите на Мари предполагат наличието на два нови елемента, единият от които се утаява заедно с бисмут, а другият с барий. За да почете родната си страна, Мари нарече първата от тези полоний, когато тя и Пиер обявиха откритието й през юли 1898 г. Тя имаше твърде малко от него, за да може да се изолира чистият метал, тъй като дори един тон смола съдържа само 0,1 mg полоний . Обаче в емисионния спектър на утайката по-късно беше открита отличителна линия - която не се дължи на бисмута. Тази линия избледня и в крайна сметка изчезна, тъй като полоният в пробата се разпадна. (По-късно е установено, че полуживотът на полоний е около 140 дни.)

Кюри обявява откриването на втори нов елемент, радий, през декември 1898 г. Въпреки че е по-обилен от полония и има по-дълъг полуживот, изолирането му се оказва изключително трудно. След кипене на прахообразна смола със сярна киселина, в крайна сметка Мари получи много слаб разтвор на радиев сулфат от получената смес. Добавянето на разтвор на бариев хлорид към това предизвика - както би се очаквало - утаяване на бариев сулфат. Но измерванията на радиоактивността показват, че значително количество радиев сулфат се утаява заедно с него. По-късно изследванията показват, че радий и бариев сулфат са изоморфни и че радиевите йони могат да заместят някои от бариевите йони в кристалната решетка на сулфата.

Мари потвърждава съществуването на този нов елемент, като превръща смесената сулфатна утайка в разтвор на хлорид и след това отделя радиевия хлорид от неговия бариев аналог чрез продължителна поредица от фракционни кристализации. След много труд (и при значителен риск за нейното здраве) тя успя да произведе малки проби от относително чисти радиеви соли, които имаха удивителното свойство да светят в тъмнината. Обяснението на източника на спонтанното изтичане на енергия изисква промяна на парадигмата както за физиците, така и за химиците.

Въпреки ранните неуспехи и изключването, научното значение и решителност на Кюри доведоха до значителни открития и в крайна сметка слава и признание

Нобелова жена

Публикациите на Cury привлякоха значителен интерес от научния свят, но отне известно време, за да окаже съществено влияние върху кариерата им. През 1903 г. обаче лондонското Кралско общество им присъжда медала си Дейви, а по-късно същата година двойката споделя Нобеловата награда за физика с Бекерел. През 1904 г. Пиер става професор в Сорбоната, а Мари - докторантурата й е успешно завършена - е назначена на официален университетски пост като негов асистент. През същата година се ражда Ева. Изглежда, че всичко им върви, но през 1906 г. Пиер е убит при пътно произшествие.

Мари отказа пенсията на вдовицата, която й предложи университетът, тъй като тя искаше да продължи да работи. В отговор факултетът единодушно се съгласи да я назначи на свободния стол на Пиер, което я направи първата жена професор в Сорбоната. След това тя направи допълнителен значителен принос към радиохимията - предмет, който привлече по-голям академичен интерес (и подкрепа от медицински благотворителни организации), тъй като използването на лъчетерапия за лечение на някои видове рак започна да се изследва.

Примерът на Мари е вдъхновил легиони от студенти по природни науки по целия свят

През 1910 г. Мари и нейният асистент Андре Дебиерн изолират метален радий. Те постигнаха това чрез електролизиране на радиев хлорид с живачен катод и дестилация на живака от получената амалгама под атмосфера на водород. За това и многобройните други постижения Мари получава Нобелова награда по химия през 1911 г. През същата година обаче Френската академия на науките отказва да я избере за член, след като поддръжници на съперник кандидат за прием спонсорират кампания на ксенофобски атаки срещу нея в дясната преса.

Когато през 1914 г. започва първата световна война, Мари скоро демонстрира патриотизма си. Освен провеждането на курсове за обучение по рентгенология за лекари и медицински сестри, тя също така организира мобилен рентгенов екип, който може да работи в полеви болници близо до фронтовата линия. Тя сама е подпомагала лечението и дори се е научила да кара линейка. В резултат на тази услуга Мари е избрана за медицинска академия на Франция през 1920 г., въпреки че Академията на науките остава затворена за нея. Академията приема първите си жени за пълноправни членове едва през 70-те години.

През 20-те години Мари оглавява фондация Кюри, благотворителен тръст, спонсориращ изследвания на медицински приложения на радиоактивността. Била е и заместник-председател на Международната комисия по интелектуално сътрудничество на Лигата на нациите. Междувременно здравето й се влоши в резултат на продължителното й излагане на радиация в момент, когато опасностите от нея бяха слабо разбрани и мерките за безопасност бяха елементарни. Тя умира през 1934 г. На следващата година най-голямата й дъщеря и зет, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри, споделят Нобеловата награда за химия за работата им по изкуствено създадени радиоактивни изотопи.

Примерът на Мари е вдъхновил легиони студенти по природни науки по целия свят. Във Великобритания името й остава видно чрез работата на Мария Кюри, грижа за рака, благотворителна организация, която предоставя помощ в дома и хоспис на хиляди страдащи от 1948 г.

Днес, когато враждебността към имиграцията се превърна в значителна политическа сила в много страни, историята на Мари също предлага оздравително напомняне, че мигрантите могат да носят ценни подаръци на приемащите държави. Трагична ирония обаче е, че името полоний - елементът, който тя нарича след родината си, когато все още е била провинция на Руската империя - е станало познато на милиони чрез използването му при убийството на руския изгнаник Александър Литвиненко през 2006 г.

Майк Сътън е историк на науката, базиран в Нюкасъл, Великобритания