Maria Skłodowska-Curie, szukając tematu rozprawy doktorskiej, przyglądała się badaniom francuskiego chemika i fizyka Henriego Becquerela, który analizował zjawisko fosforescencji. To cecha niektórych minerałów, które po naświetleniu promieniami słonecznymi zaczynają świecić w ciemności.
Naukowiec sporo czasu poświęcił solom uranowym, które silnie fosforyzują. Podejrzewał, że świecenie może być związane z niewidzialnymi promieniami X, które odkrył wcześniej Wilhelm Röntgen. Postanowił to sprawdzić. W tym celu owijał szczelnie kliszę fotograficzną grubym czarnym papierem, izolując ją od światła. Na wierzch kładł kryształki soli uranowych i wystawiał taki zestaw na słońce. Zakładał, że jeśli uran wyprodukuje promienie X, przenikną one przez papier i naświetlą czułą materię. Jego przypuszczenia się potwierdziły, na wywołanych kliszach widniały ciemne plamy w kształcie kryształów.
Pod koniec lutego 1896 r. przygotowywał się do kolejnego doświadczenia, zawiodła jednak pogoda. Schował więc zabezpieczoną przed światłem kliszę z solami uranu do szuflady, czekając na słońce. Po jakimś czasie wywołał ją, mimo że ze względu na niesprzyjającą aurę wciąż nie przeprowadził doświadczenia. Nie wiadomo, czym się kierował. Zwykłą ciekawością? Intuicją? Okazało się, że klisze zostały naświetlone, mimo że sole nie miały kontaktu ze słońcem. Zrozumiał, że nie potrzebowały zewnętrznego źródła energii, wysyłały tajemnicze, niewidzialne promieniowanie same z siebie. W ten sposób przez przypadek ludzkość dowiedziała się o istnieniu naturalnej promieniotwórczości.
Grunt to dobrze policzyć
Becquerel zaczął zgłębiać tę kwestię. Gdy przysunął próbki uranu do naładowanego elektroskopu zauważył, że metalowe listki wewnątrz urządzenia opadają, zbliżając się ku sobie. To potwierdziło, że emitowane promienie jonizują powietrze, czyli że mają tak dużą energię, iż potrafią „rozbijać” neutralne cząstki gazów w powietrzu na cząstki posiadające ładunki elektryczne – jony dodatnie i ujemne. Pomiary naukowca były mocno orientacyjne: oceniał, jak szybko opadają listki. Gdy temat promieniotwórczości zaczęła zgłębiać Maria Skłodowska-Curie, użyła do pomiarów elektrometru, dzięki czemu precyzyjniej mogła określić stopień jonizacji. Na podstawie wykonanych przez siebie pomiarów wysnuła wniosek, że siła promieniowania zależy od zawartości w próbce czystego uranu.
Skłodowska-Curie zaczęła badać naturalne minerały (rudy), z których w przemyśle pozyskiwano uran, między innymi blendę smolistą. Znała skład rudy, wiedziała, ile jest w niej uranu. Miała obliczenia, jak silny prąd jonizacyjny powinna była ona wytwarzać. Okazało się jednak, że blenda smolista promieniowała czterokrotnie mocniej niż wynikało z obliczeń. Można było pomyśleć, że zepsuła się maszyna albo że we wcześniejszych obliczeniach pojawił się błąd. Skłodowska-Curie uznała, że w rudzie musi znajdować się jeszcze inny, nieznany pierwiastek, który promieniuje silniej niż uran. Na pomoc przyszedł jej mąż, który uznał te obserwacje za niezwykle interesujące i od tej pory prowadził badania wraz z nią.
Nadludzki wysiłek
Siłą Skłodowskiej-Curie była, poza jej intelektem i wiedzą, ogromna pracowitość, sumienność i skrupulatność. Była oddana nauce bez reszty. Dysponując prostymi narzędziami, dokonywała precyzyjnych obliczeń. Nie zniechęcała się niepowodzeniami, których w życiu badaczki nie brakowało. Bez tak silnej determinacji zapewne nie udałoby się pokonać trudnej drogi do sukcesu.
Małżonkowie nie mogli skoncentrować się wyłącznie na nauce, ich energię pochłaniały kwestie tak prozaiczne, jak zorganizowanie środków finansowych na prace badawcze czy samych materiałów do badań. Zadań do wykonania było mnóstwo, a wszystkim zajmowały się zaledwie dwie osoby. W dodatku w domu czekała na nich mała Irène, pierwsza z córek, przyszła noblistka, która także wymagała rodzicielskiej uwagi i ciepła.
Silnie promieniotwórczego pierwiastka w rudzie uranowej było niewiele, naukowcy musieli więc przerobić bardzo duże jej ilości. Na szczęście udało im się pozyskać materiał – w wyniku porozumienia z rządem austriackim za symboliczną kwotę otrzymali odpady z produkcji uranu. Musieli jedynie sami zorganizować transport. To jednak również było niemałe wyzwanie – należało sprowadzić do Francji kilka ton rudy z fabryki w Jachymowie, znajdującej się w północno-zachodnich Czechach.
Czytaj więcej
Maria Skłodowska-Curie dawno przestała być postacią z podręcznika i muzealnej gabloty. Tyle że nie w Polsce, lecz w Korei Południowej, gdzie stała...
Do wykonania była tytaniczna praca. Trzeba było rozdzielać blendę na pojedyncze frakcje. Rozpuszczano rudę w różnych kwasach i sortowano osady. Na każdym etapie naukowcy sprawdzali, gdzie prąd jonizacyjny jest najsilniejszy. Ostatecznie w lipcu 1898 r. udało się im wyizolować substancję, która promieniowała czterysta razy silniej niż uran. Nazwali ją polonem – od Polski, która była ojczyzną Marii. Ale to nie koniec, okazało się, że w badanym materiale pojawił się jeszcze jeden pierwiastek, który promieniował kilka milionów razy silniej niż uran. Ten zyskał nazwę rad (od łacińskiego radiatio, promieniowanie).
Żeby wydzielić pierwiastek, który znajdował się w rudzie w śladowych ilościach, badacze musieli przerobić cały sprowadzony wolumen. Dzielili rudę na około 20-kilogramowe kawałki. Skłodowska-Curie podgrzewała je w żeliwnym kotle, mieszając długim żelaznym prętem. Ani ona ani jej mąż nie stosowali żadnego zabezpieczenia przed promieniowaniem. Badania prowadzili w starych pomieszczeniach, w których wcześniej znajdowało się prosektorium. Nie było tam wyciągu, a szkodliwe gazy kłębiły się w pomieszczeniu. Część prac wykonywali na świeżym powietrzu, ale gdy pogoda nie dopisywała, wracali do „laboratorium”, które jedynie wietrzono. To była katorżnicza praca.
Na przekór okolicznościom
Badania wymagały ogromnej precyzji – nie wolno było zgubić po drodze śladowych ilości pierwiastków znajdujących się w rudzie. Tymczasem warunki były spartańskie. Późniejsza noblistka wspominała, że dach szopy, która służyła za laboratorium, był przeszklony. Gdy padało, deszcz dostawał się do pomieszczenia. Gdy świeciło słońce, robiło się tam gorąco i duszno. „Posiadaliśmy tylko kilka starych stołków sosnowych, piecyków do topienia minerałów i palników gazowych. Mieliśmy jeszcze do rozporządzenia przylegający dziedziniec dla prac chemicznych połączonych z wydzielaniem się gazów drażniących, których jednak pełno bywało i w naszej szopie. Tak wyposażeni rozpoczęliśmy naszą pracę” – pisała w autobiografii. Nie był to jednak lament ani skarga. „I oto w tej nędznej starej szopie przeżyliśmy najlepsze i najszczęśliwsze nasze lata, poświęcając całe dnie zamierzonemu dziełu” – czytamy chwilę później.
W szopie toczyło się główne życie małżonków. Nierzadko przyrządzali tu posiłki, by nie tracić czasu na wyjście do domu. Potrafili wracać do pracowni jeszcze wieczorem, by cieszyć oczy tym, co dotychczas udało się osiągnąć. Sole radu świeciły. „Był to widok cudowny i zawsze dla nas nowy. Żarzące się rurki wyglądały jak nikłe, czarodziejskie światełka” – pisała we wspomnieniach badaczka.
Wysiłek został nagrodzony. „Wreszcie nadszedł czas, kiedy wyodrębniona substancja zaczęła wykazywać wszelkie cechy czystego ciała chemicznego. Ciało to, rad, daje widmo swoiste i mogłam określić jego masę atomową, znacznie wyższą aniżeli baru. Wykonałam to w 1902 r. Posiadłam wtedy jeden decygram bardzo czystego chlorku radu. Czterech lat potrzebowałam, ażeby dowieść w sposób zgodny z wymaganiami chemii, iż rad jest rzeczywiście nowym pierwiastkiem. Gdybym rozporządzała odpowiednimi środkami, jeden rok zapewne by wystarczył” – wspominała badaczka.
Dzięki pasji i niezłomnemu charakterowi Maria Skłodowska-Curie dowiodła swego. W 1903 r. obroniła pracę doktorską. Pod koniec tego samego roku przyznano Nagrodę Nobla Henriemu Becquerelowi oraz małżeństwu Curie. Połowa trafiła do Becquerela „za odkrycie spontanicznej radioaktywności”, a druga połowa do Piotra Curie i Marii Skłodowskiej-Curie za „badania zjawiska promieniowania odkrytego przez profesora Henriego Becquerela”. Wiedza, pracowitość, poświęcenie, precyzja działania i wiara w to, co się robi – wszystko to złożyło się na sukces badaczy radioaktywności. A to był dopiero pierwszy rozdział wielkiej historii polskiej badaczki…
