December 1898: Curies upptäcker Radium
Pierre och Marie Curie strax efter deras bröllop.
Pierre och Jacques Curies elektrometer.
kvinnliga fysiker var en sällsynthet i 19th century, men ännu sällsynta var man-och-fru samarbetslag. Pierre och Marie Curie gjorde historia inte bara i det avseendet utan också för att deras vetenskapliga lagarbete ledde till upptäckten av radioaktivitet och två nya element i det periodiska systemet, för vilket de delade Nobelpriset i fysik.
en infödd i Polen, Marie Curie föddes Maria Sklodowska. Hennes far var en lärare som hade förlorat sin prestigefyllda position på grund av sina pro-polska känslor vid en tidpunkt då Polen delades upp mellan Österrike, Preussen och tsaristiska Ryssland.
familjen var fattig, men hennes far utsatte Marie och alla hennes syskon för litteraturklassikerna, såväl som vetenskapen.
Marie kunde inte anmäla sig till Universitetet i Warszawa; kvinnor antogs inte. Istället gick hon, hennes syster Bronya och flera andra vänner på ett ”flytande universitet”: en olaglig nattskola vars klasser träffades på förändrade platser för att undvika de tsaristiska myndigheterna. Hon arbetade som guvernant i flera år och hjälpte till att betala för Bronyas undervisning på läkarskolan i Paris.
slutligen var det hennes tur. Marie åkte till Paris hösten 1891 för att bedriva studier vid universitetet i Paris prestigefyllda Sorbonne. Även om hennes matematik och naturvetenskap bakgrund var bedrövligt otillräcklig, Marie arbetat hårt för att komma ikapp med sina kamrater, och så småningom slutade först i sin magisterexamen fysik kurs, också tjäna en andra i matematik följande år.
våren 1894 ledde Maries sökande efter laboratorieutrymme till en ödesdigra introduktion till Pierre Curie, en forskare som var cirka 10 år äldre som hade gjort banbrytande arbete med magnetism.
Sonen till en respekterad läkare, Pierre hade fördelen av privat handledning som barn, som snart demonstrerade en passion och gåva för matematik. Han fick en magisterexamen vid 18 års ålder och upptäckte tre år senare den piezoelektriska effekten med sin äldre bror, Jacques.
de fann att när tryck appliceras på vissa kristaller genererar de elektrisk spänning, och när de placerades i ett elektriskt fält komprimerades samma kristaller. De använde denna effekt för att bygga en piezoelektrisk kvartselektrometer för att mäta svaga elektriska strömmar, som Marie skulle använda i sin forskning.
Pierre upptäckte senare ett grundläggande samband mellan magnetiska egenskaper och temperatur. I dag, temperaturen vid vilken permanent magnetism försvinner kallas ” Curie-punkten.”
det var Marie som uppmuntrade Pierre att skriva upp det senare arbetet som doktorsavhandling. Han fick sin doktorsexamen i mars 1895, tillsammans med en befordran till en professur vid Kommunalskolan, och paret gifte sig tre månader senare.för sin egen doktorsexamen valde Marie att fokusera på de mystiska uranstrålarna som upptäcktes i början av 1896 av Henri Becquerel, några månader efter Wilhelm Roentgens upptäckt av röntgenstrålar.Marie utförde många experiment som bekräftade Becquerels observationer att de elektriska effekterna av uranstrålar är konstanta, oavsett om de är fasta eller pulveriserade, rena eller i en förening, våt eller torr, eller om de utsätts för ljus eller värme. Hon validerade också hans slutsats att de mineraler med en högre andel uran emitterade de mest intensiva strålarna.
och hon tog dessa fynd ett steg längre och bildade hypotesen att utsläpp av strålar av uranföreningar var en atomär egenskap hos elementet uran—något inbyggt i själva strukturen hos dess atomer. Hon myntade termen ”radioaktivitet” för att beskriva denna unika effekt, som hon också hittade i toriumföreningar.
fascinerad av sin hustrus fynd gick Pierre samman med henne. Hon hade funnit att två uranmalmer, pitchblende och kalkolit, var mycket mer radioaktiva än rent uran, och drog slutsatsen att deras mycket radioaktiva natur berodde på ännu oupptäckta element. Som ett team arbetade Curiesna för att separera ämnena i dessa malmer och använde sedan elektrometern för att göra strålningsmätningar för att ”spåra” minutmängden okänt radioaktivt element bland de fraktioner som resulterade.
de upptäckte att en fraktion var starkt radioaktiv, så även om den kemiskt uppförde sig som vismut, måste det vara något nytt. De kallade detta nya element ” polonium.”
i December 1898 upptäckte de ett andra nytt element i en bariumfraktion, som de kallade ”radium.”För att bevisa för ett skeptiskt vetenskapligt samhälle att dessa verkligen var nya element, måste Curies isolera dem. Det tog Marie över tre år att isolera en tiondel av ett gram ren radiumklorid, och hon lyckades aldrig isolera polonium på grund av dess mycket korta halveringstid: 138 dagar. Även när hon utförde sina experiment polonium i sin råvara var snabbt ruttnande.
deras kombinerade arbete ledde nästan omedelbart till användningen av radioaktiva material i medicin, eftersom isotoper är effektivare och säkrare än kirurgi eller kemikalier för att attackera cancer och andra sjukdomar.
även idag används radioaktiva isotoper som” spårämnen ” för att spåra kemiska förändringar och biologiska processer.
Pierre insåg också snabbt potentialen för radioaktivt sönderfall för dateringsmaterial; jordens ålder bestämdes vara flera miljarder år tack vare en studie av uranförfall.1903 nominerade den franska vetenskapsakademin Becquerel och Pierre—men inte Marie-som kandidater till Nobelpriset i fysik. En svensk matematiker vid namn Magnus Goesta Mittag-Leffler, ledamot av valberedningen och en förespråkare för kvinnliga forskare,—ingrep, och Marie ingick i nomineringen. De tre forskarna hedrades med Nobelpriset i December 1903.