Адела Муньос Паес - Самый сокровенный секрет материи. Мария Кюри. Радиоактивность и элементы

МАРИЯ КЮРИ

Радиоактивность и элементы

Самый сокровенный секрет материи

© Adela Muñoz Páez, 2012 (текст)

© RBA Collecionables S.A., 2012 © ООО “Де Агостини”, 2014-2015

ISSN 2409-0069

Введение

Нет другой такой женщины в истории, чьи научные достижения были столь широко признаны, как Мария Кюри. Она была первой преподавательницей Парижского университета за более чем 600 лет его существования, первой женщиной, получившей Нобелевскую премию, и первым ученым, которому вручили эту награду дважды. Но Мария, прежде всего, была увлеченной женщиной, посвятившей жизнь самой поглощающей страсти — страсти открытия. Однако не этот ее образ дошел до нас. Мария вошла в историю как верховная жрица, пожертвовавшая жизнью на алтаре науки, как богиня, которая выше человеческих страстей. Но на самом деле жизнь Марии была полна их. В ней присутствовали страсть к науке, любовь к своей стране, Польше, в честь которой был назван первый открытый ею химический элемент, любовь к дочерям, страсть к мужчинам, в которых она влюблялась. Она также страстно защищала право быть ученым в эпоху, когда женщины не имели самых элементарных прав.

Исследования Марии проходили в Париже. В конце XIX века этот город был столицей мира: столицей искусства благодаря художникам-импрессионистам, литературы — благодаря таким писателям как Золя, архитектуры — с такими сооружениями как Эйфелева башня, магии кинематографа — благодаря машине братьев Люмьер, показывавшей движущиеся картинки. А супруги Кюри сделали из Парижа столицу науки. Однако первой признала их гениальность не Французская академия. Шведская королевская академия наук, которая присуждает премии, учрежденные изобретателем динамита, в 1903 году за открытие радиоактивности вручила супругам Нобелевскую премию по физике.

Что такое радиоактивность? Почему она так важна? В последние десятилетия XIX века наука казалась законченным и хорошо построенным зданием, в котором материя и энергия были отдельными мирами с разными законами. Но на рубеже веков, всего за два десятка лет, ряд открытий обрушили значительную часть столпов, на которых основывалось знание о природе. Значимость открытия радиоактивности состояла в обнаружении связи между материей и энергией, которые могут превращаться одна в другую. Главная роль в этом открытии принадлежала Пьеру Кюри, преподавателю Высшей школы промышленной физики и химии в Париже, и его жене, Марии, польке, недавно получившей образование в области физики и математики в Парижском университете.

Когда они открыли радиоактивность, Пьер был уже опытным ученым и сделал к тому времени несколько значительных открытий. Однако он не заслужил официального признания Французской академии. Научная карьера Марии Склодовской была намного короче, поскольку она представила свою докторскую диссертацию о свойствах веществ, которые спонтанно испускали лучи особой природы, в том же году, в котором им была присуждена Нобелевская премия.

Открытие радиоактивности, как и любое великое открытие, было результатом работы многих ученых. Сами лучи открыл французский ученый Анри Беккерель, наследник династии, изучавшей излучение минералов. По всему миру многие специалисты занимались детальным исследованием процессов радиоактивности, но особенно были заметны результаты новозеландского ученого Эрнеста Резерфорда, полученные в Макгилле (Канада), Манчестере и Кембридже. Сначала было установлено, что излучение, которое открыла Мария, состоит из трех типов, названных α, β и γ. Позднее использование α-частиц в качестве снарядов сделало очевидным существование атомного ядра, в котором концентрируются положительный заряд и большая часть атомной массы. Это открытие произвело революцию в химии, поскольку оказалось, что свойство, благодаря которому можно идентифицировать химический элемент, — это не атомная масса, а число протонов ядра, в то время как химическая активность определяется электронами внешней оболочки атома.

В преддверии Второй мировой войны, посвятив полжизни изучению структуры атомного ядра, австрийский физик Лиза Мейтнер поняла, что деление ядра атомов — это процесс, высвобождающий огромное количество энергии. Появление этой энергии, происходящей от потери небольшого количества массы, было предсказано Альбертом Эйнштейном за много лет до этого, в начале XX века. Эта энергия была использована в военных целях для построения атомной бомбы огромной командой ученых и инженеров под руководством Роберта Оппенгеймера.

Но самым известным применением радиоактивности, которое принесло популярность супругам Кюри, стало ее использование в медицине. Оно было предложено Пьером и изначально распространилось во Франции под названием «кюритерапия». Ее начали изучать в больницах всего мира через несколько месяцев после открытия, и сегодня это незаменимый инструмент в лечении рака.

Несмотря на работу многих ученых, которые способствовали пониманию радиоактивности и развитию ее применения, именно Мария Кюри признана первооткрывательницей этого явления. Поэтому в 1995 году, во время президентства Франсуа Миттерана, ее останки были перенесены в парижский Пантеон. Парадоксально, что полька занимает почетное место в этой усыпальнице великих людей Франции. Женщина в мире мужчин; полька, которая одержала победу в стране, в которой возникло слово «шовинизм» для определения гордости за родину; вдова, вырастившая двух дочерей; женщина без предрассудков, которой пришлось выдержать грубый натиск желтой прессы, чуть не повлекший самоубийство. Что это за женщина со строгим выражением лица, которая на фотографиях обычно одета в черное?

Жизнь Марии Склодовской-Кюри началась в Варшаве в середине XIX века. Она родилась в 1867 году в столице Польши, территория которой в то время была поделена между Австрией, Россией и Пруссией. Ее детство было отмечено смертью матери, которая скончалась, когда дочери было десять лет. В отрочестве Мария мечтала посвятить себя науке, но из-за отсутствия денег ей пришлось ждать семь долгих лет, прежде чем она поехала учиться в вуз своей мечты, Парижский университет. За это время у нее появились серьезные отношения с молодым Казимиром Зоравским, у родителей которого она работала гувернанткой; и то, что семья Зоравских воспротивилась их свадьбе, наполнило девушку горечью.

Когда в 1891 году Мария наконец обосновалась в Париже, тех небольших денег, которые были у нее в распоряжении, едва хватало на еду. Но ее тяга к знаниям была так сильна, что всего за три года она получила образование в области как физики, так и математики, причем с отличными оценками. Затем Марию поощрили грантом на изучение магнитных свойств сталей, и это исследование оказалось необычайно значимым в ее жизни, поскольку благодаря ему она познакомилась с блестящим и скромным ученым по имени Пьер Кюри. Сначала их объединила любовь к науке, а затем у них нашлось намного больше общего, так что в 1895 году Пьер и Мария поженились.

Через несколько недель после рождения первой дочери, Ирен, в конце 1897 года, Мария начала исследование, которое сделало ее знаменитой. Чтобы раскрыть природу таинственного излучения, которое недавно обнаружил Анри Беккерель, Мария обработала большое количество урана в сарае, прилегавшем к Школе промышленной физики и химии, где трудился Пьер. Благодаря своему энтузиазму Мария подтолкнула Пьера к совместной работе, и в 1898 году они объявили об открытии двух новых элементов, радия и полония. В 1903 году супругам Кюри совместно с Беккерелем присудили Нобелевскую премию за открытие явления радиоактивности, название которому дала Мария. Это положило начало новой и завораживающей области исследований, посвященной атомному ядру. На следующий год родилась вторая дочь Кюри, Ева.

Трагедия вмешалась в жизнь Марии в 1906 году: Пьер погиб, сбитый экипажем. Марии предложили пенсию как вдове великого ученого, но она отказалась от нее и стала бороться с горем единственным способом, который знала: работой. Она взяла на себя кафедру Пьера в Сорбонне и управление лабораторией. В качестве беспрецедентного случая Мария получила вторую Нобелевскую премию по химии в 1911 году за открытие полония и радия и изучение этих элементов. Однако тот год был очень сложным для женщины, потому что именно тогда разразился так называемый скандал Ланжевена, когда были преданы огласке ее любовные отношения с одним из учеников ее мужа. Дуэль, на которую Ланжевен вызвал журналиста, написавшего один из худших пасквилей, прошла без крови, но все это серьезно подорвало здоровье Марии, уже ослабленное радиацией, так что ей пришлось держаться вдали от лаборатории в течение года.