December 1898: the Curie Discover Radium
Pierre ja Marie Curie pian häidensä jälkeen.
Pierre ja Jacques Curien electrometer.
Naisfyysikot olivat 1800-luvulla harvinaisuus, mutta vielä harvinaisempia olivat miehen ja vaimon yhteistyöjoukkueet. Pierre ja Marie Curie tekivät historiaa paitsi siinä suhteessa myös siksi, että heidän tieteellinen ryhmätyönsä johti radioaktiivisuuden ja kahden uuden alkuaineen löytämiseen jaksollisesta järjestelmästä, josta he jakoivat Nobelin fysiikanpalkinnon.
Marie Curie oli kotoisin Puolasta, syntyjään Maria Sklodowska. Hänen isänsä oli opettaja, joka oli menettänyt arvostetun asemansa puolalaismyönteisten ajatustensa vuoksi aikana, jolloin Puola jaettiin Itävallan, Preussin ja tsaarinajan Venäjän kesken.
perhe oli köyhä, mutta hänen isänsä altisti Marien ja kaikki hänen sisaruksensa kirjallisuuden ja tieteen klassikoille.
Marie ei voinut ilmoittautua Varsovan yliopistoon; naisia ei hyväksytty. Sen sijaan hän, hänen sisarensa Bronya ja useat muut ystävät kävivät ”kelluvaa yliopistoa”: laitonta iltakoulua, jonka luokat kokoontuivat vaihtuvissa paikoissa kiertääkseen tsaarinvallan viranomaisia. Hän työskenteli kotiopettajana useita vuosia auttaen maksamaan Bronyan lukukausimaksut lääketieteellisessä koulussa Pariisissa.
lopulta oli hänen vuoronsa. Marie lähti Pariisiin syksyllä 1891 jatkamaan opintojaan Pariisin arvostettuun Sorbonnen yliopistoon. Vaikka hänen matematiikan ja luonnontieteiden tausta oli valitettavan riittämätön, Marie työskenteli kovasti kiinni hänen ikäisensä, ja lopulta sijoittui ensin hänen master ’ s degree fysiikan kurssi, myös ansaita toinen matematiikassa seuraavana vuonna.
keväällä 1894 Marien laboratoriotilojen etsintä johti kohtalokkaaseen esittelyyn Pierre Curielle, noin 10 vuotta häntä vanhemmalle tiedemiehelle, joka oli tehnyt uraauurtavaa työtä magnetismin parissa.
arvostetun lääkärin poika Pierre sai lapsena yksityisopetusta, mikä osoitti pian intohimoa ja lahjaa matematiikkaan. Hän suoritti maisterintutkinnon 18-vuotiaana, ja kolme vuotta myöhemmin hän havaitsi pietsosähköisen ilmiön isoveljensä Jacquesin kanssa.
he havaitsivat, että kun tiettyihin kiteisiin kohdistetaan painetta, ne tuottavat sähköjännitettä, ja kun ne asetettiin sähkökenttään, samat kiteet tiivistyivät. He käyttivät tätä vaikutusta rakentaakseen pietsosähköisen kvartsisähkömittarin mittaamaan heikkoja sähkövirtoja, joita Marie käyttäisi tutkimuksessaan.
Pierre löysi myöhemmin perustavanlaatuisen yhteyden magneettisten ominaisuuksien ja lämpötilan välillä. Nykyään lämpötila, jossa pysyvä magnetismi katoaa, tunnetaan nimellä ”Curie-piste.”
juuri Marie kannusti Pierreä kirjoittamaan tämän jälkimmäisen teoksen väitöskirjaksi. Hän väitteli tohtoriksi maaliskuussa 1895 ja sai samalla ylennyksen kunnallisen koulun professuuriin, ja pari avioitui kolme kuukautta myöhemmin.
Oman tohtorintutkintonsa ajaksi Marie päätti keskittyä Henri Becquerelin vuoden 1896 alussa löytämiin salaperäisiin uraanisäteisiin, muutama kuukausi Wilhelm Roentgenin löydettyä röntgensäteet.
Marie teki lukuisia kokeita, jotka vahvistivat Becquerelin havainnot siitä, että uraanisäteiden Sähköiset vaikutukset ovat vakio riippumatta siitä, ovatko ne kiinteitä vai jauhettuja, puhtaita vai yhdisteessä, märkiä vai kuivia tai altistuvatko ne valolle tai lämmölle. Hän myös vahvisti hänen päätelmänsä, että ne mineraalit, joiden uraanipitoisuus on suurempi, säteilivät voimakkaimmin.
ja hän vei nämä havainnot askeleen pidemmälle muodostaen hypoteesin, jonka mukaan uraaniyhdisteiden säteilypäästöt olivat alkuaineen uraanin atomiominaisuus—jotain, joka oli rakennettu sen atomien rakenteeseen. Hän keksi termin ”radioaktiivisuus” kuvaamaan tätä ainutlaatuista vaikutusta, jota hän löysi myös toriumyhdisteistä.
kiinnostuneena vaimonsa löydöistä Pierre yhdisti voimansa tämän kanssa. Hän oli havainnut, että kaksi uraanimalmia, pikivälke ja kalkoliitti, olivat paljon radioaktiivisempia kuin puhdas uraani, ja päätteli niiden erittäin radioaktiivisen luonteen johtuvan vielä löytämättömistä alkuaineista. Tiiminä Curiet työskentelivät erottaakseen näiden malmien aineet toisistaan ja tekivät sitten elektrometrin avulla säteilymittauksia ”jäljittääkseen” pienen määrän tuntematonta radioaktiivista alkuainetta syntyneiden fraktioiden joukosta.
he havaitsivat, että yksi fraktio oli voimakkaasti radioaktiivinen, joten vaikka se kemiallisesti käyttäytyi kuin vismutti, sen täytyi olla jotain uutta. He antoivat tälle uudelle alkuaineelle nimen ” polonium.”
joulukuussa 1898 he löysivät toisen uuden alkuaineen barium-fraktiosta, jolle he antoivat nimen ”radium.”Todistaakseen skeptiselle tiedeyhteisölle, että nämä todella olivat uusia alkuaineita, Curien oli eristettävä ne. Marielta kesti yli kolme vuotta eristää kymmenesosa grammasta puhdasta radiumkloridia, eikä hän koskaan onnistunut eristämään poloniumia sen hyvin lyhyen puoliintumisajan, 138 päivän, vuoksi. Jo hänen suorittaessaan kokeitaan hänen raaka-aineensa polonium lahosi nopeasti.
heidän yhteistyönsä johti lähes välittömästi radioaktiivisten aineiden käyttöön lääketieteessä, sillä isotoopit ovat kirurgiaa tai syöpien ja muiden sairauksien torjuntaan käytettäviä kemikaaleja tehokkaampia ja turvallisempia.
nykyäänkin radioaktiivisia isotooppeja käytetään ”merkkiaineina” kemiallisten muutosten ja biologisten prosessien seuraamiseen.
Pierre tajusi nopeasti myös radioaktiivisen hajoamisen mahdollisuuden iänmääritysaineissa; maan iäksi määritettiin useita miljardeja vuosia uraanin hajoamista koskevan tutkimuksen ansiosta.
vuonna 1903 Ranskan tiedeakatemia asetti Becquerelin ja Pierren—mutta ei Marien—ehdokkaiksi Nobelin fysiikanpalkinnon saajaksi. Ruotsalainen matemaatikko Magnus Goesta Mittag-Leffler, joka oli nimityskomitean jäsen ja naistutkijoiden puolestapuhuja, puuttui asiaan, ja Marie otettiin mukaan nimitykseen. Nämä kolme tiedemiestä saivat Nobelin palkinnon joulukuussa 1903.