Науковий подвиг П’єра і Марії Кюрі
історія відкриття радію
26 грудня 1898, 122 роки тому, подружжя Марія і П`єр Кюрі опублікували повідомлення «Про новий радіоактивний елемент». Вони відкрили радій. Він обіцяв величезні прибутки, а став знаменитою вбивцею.
Подружжя Кюрі – першовідкривачі радію
Історія радію почалася 7 листопада 1867 року, за два роки до відкриття періодичного закону Дмитром Менделєєвим. В цей день в Польщі, в родині вчителя Владислава Склодовського, народилася дівчинка. Сім`я була небагатою: мати хворіла на сухоти, батько працював і займався вихованням дітей. Марія, перша учениця в класі, мріяла стати вченим. Для кінця XIX століття це було виключно екстравагантним рішенням: наука була справою чоловіків і тільки чоловіків. А що говорити про небагату дівчинку зовсім не з вищих кіл суспільства? Грошей не було навіть на те, щоб здобути освіту.
Тому дві сестри Склодовської, Марія і Броніслава, вирішили – поки одна вчиться, друга працює, щоб забезпечити двох, і так по черзі. Броніслава вступила до медичного інституту, а Марія працювала гувернанткою і мріяла про науку, викладаючи дітям. У 1891 році прийшла черга 24-річної Марії відправитися в Париж, в Сорбонну. Вона жила впроголодь, і все було непросто. Але Марія була щаслива і в результаті отримала відразу два дипломи – з фізики та математики.
У 1894 році Марія познайомилася з П`єром Кюрі, керівником лабораторії промислової фізики, хімії та перспективним ученим. Марія вразила П`єра розумом, але коли він зробив їй пропозицію, відмовила. Ще дівчинкою вона вирішила присвятити своє життя науці, а не сім`ї, і збиралася продовжити роботу в Польщі. Друзі та рідні переконували Марію передумати: наукою займатися на батьківщині було проблематично, а П`єр був ідеальною партією для жінки, захопленої наукою, так що вона згодом погодилася на шлюб та проживання у Франції. Восени 1897 року в них народилася дівчинка Ірен. Але домогосподаркою Склодовська-Кюрі не стала і продовжувала займатися наукою.
Ще в 1896 році Марія зацікавилася дослідженням явища, яке відкрив французький фізик Антуан Анрі Беккерель. У дослідах Беккереля сіль урану поміщали на фотопластинку, яка засвічувала її навіть крізь щільний чорний папір. Так було відкрито явище проникаючої радіації, його назвали «променями Беккереля».
Марія Кюрі зацікавилася цим і виявила, що випромінює такі промені, крім урану, ще й торій з своїми сполуками сполуки. Цим вчена ввела в науковий обіг поняття «радіоактивності».
У 1897 році Марія виявила, що смоляна обманка (настуран, мінерал урану) з рудника Іоахімсталь в Чехії випромінює в кілька разів сильніше «промені Беккереля», ніж сам уран. При цьому торію в смоляний обманці немає. А раптом в мінералі – невідомий елемент, радіоактивність якого в тисячі разів сильніше урану? А якщо кілька елементів – і всі вони випромінюють?
26 грудня 1898 року Марія і П`єр Кюрі зробили доповідь у Французькій академії наук, в якому оголосили про теоретичне відкритті двох нових радіоактивних елементів. Тепер потрібно було отримати їх, а значить, переробити тонни руди. Подружжя працювало в сараї, а хімічні реакції проводили в чанах. Аналізи речовин робили в крихітній, погано обладнаній лабораторії муніципальної школи.
За традицією, як першовідкривачі нових елементів подружжя Кюрі мали право назвати їх. Елементи стали сенсацією (адже їх першовідкривачем була жінка, що вже дивно). Марія назвала перший полонієм – на честь відсутньої на карті світу рідної Польщі. Жоден елемент раніше не був названий з політичним підтекстом, і Марія сподівалася, що її вибір приверне міжнародну увагу до проблеми незалежності країни. Цього не сталося.
Більше пощастило другого елементу – радію, він став дуже відомий. Отримати чистий радій на початку XX століття коштувало великої праці. За чотири роки важкої роботи П`єр і Марія регулярно отримували опіки. Для вчених-хіміків це було справою звичною. І лише пізніше стало зрозуміло, що опіки мають пряме відношення до самого явища радіоактивності.
Виділений елемент був, як зараз відомо, ізотоп радій-226, продукт розпаду урану-238. Щоб отримати всього 1 грам чистого радію, потрібно було кілька вагонів уранової руди, 100 вагонів вугілля, 100 цистерн води і п`ять вагонів різних хімічних речовин. Тому на початку XX століття в світі не було більш дорогого металу.
У 1910 році радій оцінювався в 180 тисяч доларів за грам, що було еквівалентно 160 кілограмам золота.
Сьогодні «Радій» для нас це досить звичне слово, а придумали його так: Склодовська-Кюрі була патріоткою Польщі та прихильницею поета Адама Міцкевича. Один з друзів Міцкевича організував у Вільно «Товариство променистих». Він вважав, що від кожної доброчесної людини виходять промені, котрі благотворно впливають на оточуючих. Промені надзвичайно багато займали тоді розум людей, і Кюрі, звичайно, про це чула. Слово «радій» походить від латинського radius – «промінь», так що назва елемента перекладається, як «випромінює», «променистий». Це й же корінь послужив створенню поняття «радіоактивності».
Хімічний елемент радій став знаменитий, в якійсь мірі навіть модний; до подружжя Кюрі прийшла популярність. І могли прийти гроші. Але вони, за спогадами Марії, вирішили інакше: «П`єр Кюрі зайняв позицію саму безкорисливу і саму щедру. У згоді зі мною він відмовився отримувати матеріальні вигоди з нашого відкриття. Тому ми не взяли жодного патенту і опублікували, нічого не приховуючи, всі результати наших досліджень, так само як і спосіб вилучення радію...»
Радій – 88-й елемент головної підгрупи другої групи, сьомого періоду періодичної таблиці. Позначається символом Ra. Блискучий метал сріблясто-білого кольору, що темніє на повітрі, він відноситься до лужно-земельних металів з високою хімічною активністю. Радіоактивний. Період піврозпаду близько 1600 років.
На честь подружжя Кюрі названа одиниця радіації (Кі), заснована на активності 1 грама радію-226. Радій рідкісний: на кожні три мільйони атомів урану в природі доводиться лише один атом радію.
Це стало поштовхом для досліджень в області радіоактивності. Вчені різних країн стали вивчати препарати радію і продукти його розпаду. Далі були відкриття. У 1899 молодий французький фізик Андре-Луї Деб’єрн відкрив новий елемент актиній. У січні 1900 року англійський вчений А. Дорн описав газоподібну радіоактивну речовину – новий елемент радон. Випромінювання двох видів – α і β – виявлено в 1899 році Резерфордом. У травні 1900 було відкрито гамма-випромінювання. Ланцюгова реакція видатних відкриттів в ядерній фізиці почалася і розвивалася дуже стрімко.
Дві Нобелівські премії і перша жінка-професор Сорбонни
Радій досить рідкісний. За пройдений з моменту його відкриття час – більше століття – у всьому світі вдалося добути тільки 1, 5 кілограма чистого радію. У вересні 1902 року подружжя Кюрі виділили одну десяту грама хлориду радію з декількох тонн мінералу.
У 1903 році Марія Склодовська-Кюрі захистила дисертацію в Сорбонні. На обговоренні її роботу назвали найбільшим внеском в науку, який був вписаний в докторськк дисертацією. У тому ж році подружжю Кюрі і Анрі Беккерелю вручили Нобелівську премію з фізики «за вивчення явища радіоактивності». Так Марія Кюрі стала першою жінкою, що отримала Нобелівку. Але на церемонії вручення не було ні Марії, ні П`єра: вони хворіли. Свої нездужання подружжя пов`язували з порушенням режиму відпочинку і харчування.
Відкриття сім’ї Кюрі перевернуло фізику. Провідні вчені взялися за дослідження радіоактивних елементів, що до сорокових років призведе до створення першої атомної бомби та атомної електростанції. П`єр став професором фізики Сорбонни, а Марія зайняла пост глави лабораторії промислової фізики та хімії.
Але 19 квітня 1906 П`єр послизнувся, потрапив під екіпаж і миттєво загинув. Це був удар для Марії. П`єр був для неї не тільки чоловіком, батьком їхніх дітей, а й однодумцем, соратником. Факультетська рада Сорбонни призначила її на кафедру фізики, яку раніше очолював її чоловік.
Коли через шість місяців Кюрі прочитала першу лекцію, вона стала першою жінкою-викладачем Сорбонни.
У 1910 році Марія Кюрі разом з Андре Деб’єрном виділила чистий металевий радій, а не його сполуки. Вони довели, що це самостійний хімічний елемент. Кандидатуру Марії висунули на виборах до Французької академії наук, проте консервативні академіки не проголосували за жінку. Кандидатура Марії Кюрі була відхилена. Зате в 1911 році вона отримала другу Нобелівську премію – з хімії. Так вона стала першим вченим, який удостоювався Нобелівської премії двічі.
Сьогодні можна здивуватися, що одні й ті ж дослідження були відзначені Нобелівськими преміями в різних номінаціях, але в ті роки різниця між фізикою та хімією на атомному рівні була ще не настільки явна. Багато з перших лауреатів Нобелівських премій по хімії та з фізики отримували нагороди за роботи, пов`язані з періодичною системою, так як упорядкування таблиці Менделєєва ще тривало. Тільки в 1944 року, коли був синтезований 96-й елемент і названий Кюрієм, в честь Марії Кюрі, її робота була впевнено віднесена до області хімії.
У 1918 році Марія стала науковим директором Радієвого інституту в Парижі. Здоров`я її продовжувала стрімко погіршуватися. Згубні наслідки радіоактивності вперше стали помітні на вчених, котрі досліджували радіоактивність. 4 липня 1934 року Марія Кюрі померла від променевої анемії.
Пройшли десятиліття, але і сьогодні речі Марії Склодовської-Кюрі зберігаються в особливих умовах і недоступні для відвідувачів. Її наукові записи і щоденники досі мають рівень радіоактивності, небезпечний для оточуючих.
Мода на випромінювання
На початку XX століття з`явилася мода на радіацію. У радієвих ваннах і радіоактивній воді бачили мало не панацею від всіх хвороб. Радій стали використовувати в споживчих товарах по всьому світу. Деякі люди пили збагачену радієм воду з керамічних кухлів з радієвим покриттям в якості оздоровляючого напою, це були так звані «ревігатори».
Конкуруюча з ревігаторами компанія «Радітор» продавала закупорені пляшки з радієвою та торієвою водою. Сьогодні моторошно читати, що в інструкції по застосуванню рекомендували пити по шість і більше склянок освіжаючого напою в день.
Радій вважався корисним, його включали до складу продуктів і побутових предметів: хліб, шоколад, питна вода, зубна паста, пудри і креми для обличчя, фарба циферблатів наручних годинників, засоби для підвищення тонусу.
Через сильну радіоактивность всі сполуки радію світяться блакитним світлом, що добре помітно в темряві. Тому до 1970-х років його часто використовували для фарб постійного світіння (в циферблатах авіаційних і морських приладів, на спеціальних годинниках), зараз його замінюють більш безпечними ізотопами тритію. Іноді годинники зі стрілками котрі постійно світяться завдяки радію випускали і в наручному виконанні.
Важко уявити, що розведеною начинкою атомних бомб вибілювали зуби і розгладжували гусячі лапки, а також обіцяли від неї небувалий косметичний ефект.
Також радій використовували в старих ялинкових іграшках, тумблерах з підсвічуванням, на шкалах радіоприймачів. Характерна ознака таких приладів: вони світилися гірчично-жовтим кольором. І хоч фарба з часом перестає світитися, але це не робить її менш небезпечною, так як радій нікуди не зникає (період піврозпаду 1600 років). Навіть все набагато гірше, згодом вона може почати обсипатися, і порошинки від неї, які потраплять всередину організму при вдиху, здатні заподіяти ще більшу шкоду за рахунок свого постійного випромінювання.
«Особливо раділи ми, – пише Марі Склодовська-Кюрі, – коли виявили, що всі наші збагачені радієм продукти мимовільно світяться. П`єр Кюрі, який мріяв про те, щоб вони виявилися красивого кольору, мусив визнати, що ця несподівана особливість дарувала йому радість. Незважаючи на важкі умови роботи, ми відчували себе дуже щасливими».
Радієві дівчата
У 1920-30-і роки почалася низка нещасних випадків, пов`язаних з радіацією. Найвідомішою стала історія масової загибелі дівчат – працівниць фабрики з випуску годинників, котрі світяться.
У 20-х роках минулого століття в США існувала корпорація US Radium («Американський радій»). На годинниковому заводі в Нью-Джерсі працівниці наносили дорогу радієву фарбу на циферблати, облизуючи навіть пензлики для точного мазка. Але згодом, багато хто з них почав хворіти, їх зуби випадали, а щелепи руйнувалися. Дев`ять дівчат померли.
Корпорація почала розслідування за допомогою вчених з Гарвардського університету і прийшла до висновку, що смерть робітниць пов`язана з працею на заводі. Хоча керівництво завадило публікації доповіді, щоб не закривати фабрику, в пресу потрапили висновки іншої групи вчених, які теж працювали над справою про загибель дівчат. Виявилося, що радій атакує кістки радіацією, знищує кістковий мозок і перетворює їх в труху.
На початку 30-х років Ебен Макберні Байєрс, знаменитий гольфіст, слідуючи моді, став приймати препарат «Радітор», котрий обіцяв поліпшення самопочуття і підняття тонусу. Байєрс випив 1400 пляшечок і помер мученицькою смертю від променевої хвороби в 51 рік: його щелепи й обличчя були зруйновані.
Після декількох подібних справ виробництво радіоактивних панацей та інших товарів поступово зійшло нанівець. Але, незважаючи на численні випадки, які довели шкідливість радію для людини, радієва косметика проіснувала в Європі до 1960-х років. Рентген-апарати, за допомогою яких можна було перевірити, як добре сидить на нозі взуття, стояли в магазинах Швейцарії до 60-х років.
В Америці в 30-40 роки продавалися набори на кшталт «Юного хіміка», який пропонував малюкам вивчення радіоактивності в домашніх умовах, а в СРСР досить довго випускали настільні і наручні годинник, компаси та інші прилади зі стрілками, пофарбованими радієвої фарбою. Такі речі до сих пір можна знайти в шафах у наших бабусь та на старих дачах.
У природі в незначних кількостях радій міститься в продуктах харчування: курячих яйцях, молоці, горосі. А бразильський горіх – один з найбільш радіоактивних продуктів в світі. Втім, це теж досить відносно: в 100 грамах горіха стільки ж радіації, скільки отримує людина під час рентгенівського знімка грудної клітини.
Історія радію повчальна, як і все життя Марії та П’єра Кюрі – подружжя, котре подарувало радіоактивність.