Jak Maria Skłodowska-Curie dokonała odkrycia radu

Ewa CURIE

Pisarka, dziennikarka, pianistka. Córka Marii Skłodowskiej-Curie.

Praca uczonego jest zbyt skomplikowana i subtelna na to, by w jednym momencie pewność nowej wielkiej prawdy mogła przed nim zabłysnąć. Maria, stojąc znużona przed swymi aparatami, nie odczuła, być może, żadnego radosnego triumfu – pisze Ewa CURIE

.Po odkryciu promieni Roentgena Henri Poincaré zaczął badać, czy ciała tzw. fluoryzujące nie wysyłają pod wpływem światła promieni podobnych tamtym. Becquerel, zainteresowany tymże zagadnieniem, poddał badaniu związki rzadko spotykanego metalu – uranu. Ale zamiast zjawiska, którego szukał, zaobserwował zupełnie inne, niezrozumiałe: sole uranu wysyłały samorzutnie, bez uprzedniego naświetlenia, promienie o charak- terze dotychczas nieznanym. Pewien związek uranu, umieszczony na płycie fotograficznej owiniętej w czarny papier, naświetlał ją – poprzez papier. I podobnie jak promienie Roentgena, te nowe, dziwne „promienie uranowe” rozładowywały elektroskop, nadając powietrzu dokoła niego przewodnictwo elektryczne.

Becquerel stwierdził, że te właściwości nie wynikały z uprzedniego naświetlania badanego związku przez promienie słoneczne i że występowały również po długotrwałym trzymaniu soli uranowej w całkowitej ciemności. Odkrył on zatem zjawisko, które Maria Curie nazwała później promieniotwórczością, ale wówczas jeszcze przyczyna tego zjawiska była zupełną zagadką. Promienie Becquerela zainteresowały małżonków Curie w najwyższym stopniu. Skąd się bierze – zastanawiali się – owa energia, minimalna wprawdzie, lecz stała, którą związki uranu wydzielają pod postacią promieni? I jakie to w ogóle są promienie? Jaki jest ich charakter i źródło? Oto cudowne pole do badań, wymarzony temat tezy doktorskiej, który tym bardziej nęci Marię, że dotąd nikt go nie opracował: wyniki doświadczeń Becquerela są zupełnie nowe i – o ile wiadomo – w żadnym jeszcze laboratorium nikt ich nie pogłębia. Jedyna literatura przedmiotu – to krótkie komunikaty, złożone przez Becquerela Akademii Umiejętności w roku 1896. Jakaż to rozkosz będzie rzucić się w tę dziedzinę tajemniczą, niezbadaną!

Temat więc już jest. Ale wraz z nim pojawia się i pierwsza trudność: gdzie podjąć pracę? W jakim laboratorium, czy już choćby w jakim pomieszczeniu, skoro o laboratorium w istotnym sensie tego słowa nie ma co marzyć?

Na prośbę Piotra dyrektor Szkoły Fizycznej zgadza się dać Marii do dyspozycji oszkloną pracownię na parterze w budynku szkolnym. Jest to co prawda lokal wilgotny i ciasny, zarazem maszynownia i skład różnych rupieci – urządzenia techniczne są tam wprawdzie więcej niż prymitywne, a wygód osobistych dla badacza nie ma wcale, lecz Maria się nie zniechęca. Cierpliwie próbuje zmontować swoje przyrządy w tej salce, przezwyciężyć brak odpowiedniej instalacji elektrycznej i innych niezbędnych do pracy udogodnień.

Nie jest to łatwe. Jej precyzyjne instrumenty muszą tu ciągle walczyć z podstępnymi wrogami: wilgocią i nieustannym wahaniem się temperatury. Oczywiście, ów „klimat”, fatalny dla czułych elektrometrów, jest również w najwyższym stopniu szkodliwy dla niej samej, ale to już drobiazg, o który nie dba, jak zawsze. Gdy jest jej za zimno, fizyczka mści się, zapisując w notesie temperaturę na termometrze. Szóstego lutego 1898 roku pośród wzorów i cyfr widzimy wpis: „Temperatura w cylindrze 6o25”. Sześć stopni to naprawdę niewiele! By pokreślić swoje oburzenie, Maria dodała dwa wykrzykniki.

Pierwszym zadaniem doktorantki jest obliczyć „zdolność jonizacyjną” promieni uranu, to znaczy zdolność, z jaką rozładowują one elektroskop, nadając powietrzu dokoła niego przewodnictwo elektryczne. Używa ona w tym celu znakomitej metody, której w znacznej mierze zawdzięczać należy powodzenie jej badań, a którą przed kilkunastu laty odkryli dla swoich doświadczeń Piotr i Jacques Curie. Zmontowana przez nią instalacja składa się z „komory jonizacyjnej”, elektrometru Curie i piezokwarcu.

Im bliżej poznaje Maria promienie uranu, tym bardziej wydają się jej one niezwykłe i niepojęte. Nie przypominają w niczym żadnych innych promieni. Nic na nie wpływu nie wywiera. I chociaż niezmiernie słabe, odznaczają się jakąś przedziwną „indywidualnością”.

Zastanawiając się dzień i noc nad tą zdumiewającą tajemnicą, Maria przeczuwa wpierw, a wkrótce potem może stwierdzić na pewno, że owo promieniowanie jest atomową właściwością uranu. I teraz zadaje sobie pytanie: czy tylko uranu? Bo chociaż dotąd zaobserwowano owo zjawisko jedynie w związkach uranowych, nic jednak nie pozwala sądzić, że inne pierwiastki nie są zdolne do wysyłania takichże promieni. Może tylko przypadkiem odkryto je właśnie w solach uranu? Trzeba zatem poszukać ich też i gdzie indziej.

Doszedłszy do tego wniosku, Maria porzuca badania nad uranem i zaczyna metodycznie, jeden po drugim, badać wszystkie znane dotychczas pierwiastki. Odpowiedź nie każe długo czekać na siebie; oto związki toru również promieniują samorzutnie, a ich promienie mają analogiczną do uranowych siłę i charakter. Okazało się, że hipoteza Marii była słuszna: promieniowanie nie jest bynajmniej swoistą cechą uranu. Trzeba więc nazwać to zjawisko bardziej ogólnie, niż się pierwotnie zdawało. Maria proponuje miano: promieniotwórczość (radioaktywność), a pierwiastki, które posiadają tę dziwną własność promieniowania (uran i tor), nazywa promieniotwórczymi (radioelementami).

Z właściwą sobie cudowną ciekawością i cierpliwością – za- razem kobiety i uczonej, Maria zaczyna teraz, wciąż za pomocą tych samych metod, badać jedno po drugim najróżniejsze ciała. Nie ogranicza się do związków chemicznych prostych, jak sole i tlenki, lecz nabiera nagle ochoty do czerpania w bogatym zbiorze minerałów Szkoły Fizycznej i – prawie na los szczęścia, niemal jakby dla rozrywki – poddaje rozmaite próbki tej swoistej „rewizji celnej” elektrometru. Piotr przyznaje jej rację i wspólnie z nią wybiera kawałki rud o dziwnych kształtach i kolorach…

Pomysł Marii jest prosty, tak właśnie, jak wszystkie genialne pomysły. Na tym etapie badań prawie każdy byłby się zatrzymał, nie mogąc ani o krok naprzód ruszyć przez całe miesiące, może nawet lata. Zbadawszy znane pierwiastki chemiczne i odkrywszy – jak Maria – promieniotwórczość toru, byłby się zastanawiał na próżno nad istotą tego zjawiska i jego przyczynami. Maria tak- że zastanawia się nad tym, także się temu dziwi, ale na swój własny sposób, to znaczy porzuciwszy ścieżkę utartą, wyrusza w nieznane.

Właściwie z góry wie, jaki będzie rezultat badań: próbki, które zawierają tor lub uran, okażą się promieniotwórcze; te, które go nie zawierają, będą „nieaktywne”.

Fakty potwierdzają to przewidywanie. Maria odkłada ciała „nieaktywne” i z drobiazgową dokładnością mierzy promieniowanie tamtych, „aktywnych”. I wtedy nagle – pada „wielki los” tej zdumiewającej loterii. Pewne próbki wykazują promieniowanie znacznie silniejsze, niżby im się „należało” z racji zawartej w nich ilości uranu czy toru!

– Musiałam się pomylić w obliczeniach – myśli Maria, gdyż nieufność jest zawsze pierwszym odruchem uczonego wobec zjawiska, którego sobie nie może wytłumaczyć. Powtarza więc tą samą metodą doświadczenia z tymi samymi próbkami. Cierpliwie i niewzruszenie powtarza je – drugi raz, trzeci, dziesiąty, aż wreszcie musi poddać się oczywistości: promieniowanie owych próbek jest bez porównania silniejsze od tego, jakie może spowodować ich zawartość toru i uranu.

Skądże ta nadmierna, „nienaturalna” promieniotwórczość? Jedna tylko może być na to odpowiedź, jedno wyjaśnienie: próbki tych minerałów muszą zawierać, acz w bardzo małej ilości, także i inne jeszcze ciało znacznie bardziej promieniotwórcze od tamtych.

Ale jakie ciało, skoro Maria w poprzednich swoich doświadczeniach zbadała już wszystkie znane chemiczne pierwiastki?

Z najwyższą prostotą logiki i zarazem z najwyższą śmiałością, dostępną tylko dla wielkich umysłów, stawia wówczas Maria hipotezę, że to ciało, tak silnie promieniotwórcze, musi być jakimś jeszcze nieznanym pierwiastkiem.

Hipoteza fascynująca i zawrotna, lecz tylko hipoteza. To nowe ciało istnieje dotychczas jeszcze tylko w umyśle Marii i Piotra. Ale zakorzeniło się tam mocno! Pewnego dnia Maria odezwie się do Broni opanowanym, ale pełnym żaru głosem:

Wiesz, to promieniowanie, którego pochodzenia nie mogłam sobie wytłumaczyć, bierze się z nieznanego pierwiastka chemicznego… Pierwiastek tu jest, wystarczy go odkryć! Jesteśmy tego pewni! Fizycy, z którymi rozmawialiśmy, sądzą, że to błąd w obliczeniach i radzą nam ostrożność. Ale jestem przekonana, że mam rację!

Wyjątkowego życia – wyjątkowe chwile. Zresztą zapewne wcale nie takie, jak to sobie wyobraża ogół, który o odkrywcach i odkryciach ma przeważnie pojęcie z gruntu błędne. Minuta, kiedy się rodzi odkrycie, to raczej symbol niż rzeczywistość. Praca uczonego jest zbyt skomplikowana i subtelna na to, by nagle, w jednym momencie pewność nowej wielkiej prawdy mogła zabłysnąć przed jego olśnionym wzrokiem. Maria, stojąc znużona przed swymi aparatami, nie odczuła, być może, żadnego radosnego triumfu. Radość jej wprawdzie musiała być wielka, lecz przychodziła stopniowo, w ciągu długich dni gorączkowego badania, decydujących pomiarów, sprawdzań i obliczeń: czy jednak nie ma pomyłki?! Czy się nadzieje nie okażą czcze i złudne? Ale bardzo podniecający musiał być moment, gdy upewniwszy się, metodą ścisłego rozumowania, że jest na tropie nowego pierwiastka, Maria wyjawiła tę tajemnicę starszej siostrze, swojej sojuszniczce. Mimo że nie padły żadne czułe słowa w pamięci sióstr odżyły pewnie lata oczekiwania, wzajemnych poświęceń, surowe życie studenckie pełne marzeń i wiary.

Zaledwie cztery lata temu pisała w liście do brata: „Nikomu z nas życie, zdaje się, bardzo łatwo nie idzie, ale cóż robić, trzeba mieć odwagę i głównie wiarę w siebie, że się jest do czegoś zdolnym i że do tego czegoś dojść potrzeba”.

Tym „czymś” okazało się zwrócenie wiedzy ludzkiej na zupełnie nowe tory…

.W komunikacie, złożonym Akademii Francuskiej za pośrednictwem profesora Lippmanna i ogłoszonym w sprawozdaniu z posiedzenia 12 kwietnia 1898 roku, Maria Skłodowska-Curie (oba nazwiska są podpisane) oznajmiła prawdopodobieństwo istnienia w rudzie uranowej nowego pierwiastka o bardzo silnej promieniotwórczości: „Dwie rudy uranu: smółka (tlenek uranu) i chalkolit (fosfat miedzi i uranylu) wykazują znacznie silniejszą aktywność, niż sam uran. To zjawisko jest bardzo znamienne i zdaje się wskazywać, że rudy te mogą zawierać pierwiastek znacznie aktywniejszy od uranu.”

Pierwszy etap odkrycia radu był skończony.