Κιουρί, Πιέρ και Μαρί

(Pierre Curie, Παρίσι 1859 – 1906· Marie Curie, Βαρσοβία 1867 – Σανσελέμος, Σαβοΐα 1934). Ζευγάρι Γάλλων επιστημόνων, η φήμη των οποίων συνδέθηκε ιδιαίτερα με την ανακάλυψη του ραδίου και τις θεμελιώδεις μελέτες για τη ραδιενέργεια. Ο Πιερ Κ. αναδείχθηκε από πολύ νέος σε σπουδαίο φυσικό. Στις αρχικές του μελέτες –τις οποίες πραγματοποίησε σε συνεργασία με τον αδελφό του, Ζακ– ασχολήθηκε με την κρυσταλλογραφία, όπου προέβλεψε και απέδειξε το φαινόμενο του πιεζοηλεκτρισμού, δηλαδή την ικανότητα κατάλληλα προετοιμασμένων κρυστάλλων να παράγουν ένα ηλεκτρικό δυναμικό, όταν υποβληθούν σε μηχανική πίεση· στη συνέχεια, έστρεψε την προσοχή του στον μαγνητισμό, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι για κάθε ουσία υπάρχει μια χαρακτηριστική θερμοκρασία, πέρα από την οποία παρατηρείται μεταβολή των μαγνητικών της ιδιοτήτων. Η θερμοκρασία αυτή είναι σήμερα γνωστή ως σημείο Κ. Για την εκτέλεση των πειραμάτων του, ο Πιερ Κ. κατασκεύασε και χρησιμοποίησε διάφορες ευαίσθητες συσκευές, όπως ζυγούς, ηλεκτρόμετρα, πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους κ.ά. Το 1895 ο Πιερ παντρεύτηκε την Πολωνέζα φυσικό Μαρία Σκλοντόφσκα, μετέπειτα Μαρί Κ., η οποία σπούδαζε στη Σορβόνη. Προερχόμενη από μορφωμένη πολωνική οικογένεια, η Μαρί Κ. είχε ολοκληρώσει με λαμπρές επιδόσεις τις μέσες σπουδές της στην Πολωνία. Από το 1885 έως το 1890 αναγκάστηκε να εργαστεί ως δασκάλα, προκειμένου να συγκεντρώσει τα απαιτούμενα χρήματα για να συνεχίσει τις σπουδές της στο Παρίσι, καθώς εκείνη την εποχή δεν επιτρεπόταν η φοίτηση γυναικών στα πολωνικά πανεπιστήμια. Οι πρώτες ανακοινώσεις του Ανρί Μπεκερέλ για τις ακτινοβολίες τις οποίες εξέπεμπαν τα άλατα του ουρανίου διέγειραν το ενδιαφέρον των Κ., και η Μαρί επέλεξε αυτό το φαινόμενο ως θέμα της διδακτορικής της διατριβής, θέτοντας τις βάσεις για ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά επιτεύγματα της σύγχρονης εποχής. Σε λίγο χρόνο επιβεβαιώθηκε ότι η ένταση της ακτινοβολίας αυξάνεται ανάλογα με την ποσότητα του ουρανίου που περιέχεται στη χημική ένωση. Επιπλέον, παρατήρησαν ότι η εκπομπή των ακτίνων δεν επηρεαζόταν από τις εξωτερικές συνθήκες (μεταβολές θερμοκρασίας, πίεσης, φωτισμού) και από τη χημική ένωση στην οποία συμμετείχε το ουράνιο. Αυτό τους έκανε να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι η εκπομπή των ακτίνων ήταν μια ατομική ιδιομορφία του ουρανίου και τους οδήγησε στο ερώτημα εάν υπήρχαν και άλλα στοιχεία με την ίδια ιδιομορφία. Η εξέταση των γνωστών στοιχείων οδήγησε στην ανακάλυψη (η οποία έγινε συγχρόνως, αλλά ανεξάρτητα, και από άλλους ερευνητές) ότι και το θόριο εκπέμπει ακτινοβολία. Έτσι η ονομασία ακτίνες ουρανίου αποδείχθηκε ανεπαρκής και η Μαρί πρότεινε να ονομάσουν ραδιενέργεια την ιδιότητα της εκπομπής ακτινοβολιών και ραδιενεργά τα σώματα που τη διαθέτουν. Πολύ μεγαλύτερη σημασία είχε η παρατήρηση ότι ορισμένα ορυκτά ουρανίου παρουσιάζουν ραδιενέργεια όχι μόνο μεγαλύτερη από εκείνη που αφήνει να προβλεφθεί η περιεκτικότητά τους σε ουράνιο, αλλά μεγαλύτερη και από αυτήν του ίδιου του ουρανίου. Η παρατήρηση αυτή τους έκανε να υποθέσουν ότι στα ορυκτά εκείνα υπήρχε κάποιο άλλο στοιχείο, άγνωστο ακόμη και πολύ πιο ραδιενεργό από το ουράνιο. Στις 18 Ιουλίου 1898 οι Κ. ήταν σε θέση να αναγγείλουν στην Ακαδημία των Επιστημών την ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου, του πολωνίου (που ονομάστηκε έτσι προς τιμήν της πατρίδας της Μαρί). Στις 25 Δεκεμβρίου αναγγέλθηκε η ανακάλυψη του ραδίου. Η ανίχνευση των δύο στοιχείων έγινε δυνατή λόγω της ραδιενέργειάς τους, αφού τα στοιχεία αυτά συναντώνται στη φύση σε τόσο αμυδρά ίχνη ώστε δεν ήταν δυνατόν να προσδιοριστούν οι ιδιότητές τους και η φασματοσκοπική τους ταυτότητα. Γι' αυτό έπρεπε να παρασκευαστούν ποσότητες των νέων στοιχείων, τέτοιες που να μπορούν να ζυγιστούν. Για περίπου τέσσερα χρόνια, εργαζόμενοι σε μια πρώην αποθήκη και με ελάχιστα μέσα, οι Κ. εξέταζαν τύπους ορυκτών που τους προσέφεραν τα ορυχεία του Sankt Joachimsthal (Βοημία) και προσπαθούσαν να διαχωρίσουν το ράδιο, ανιχνεύοντάς το από τη ραδιενέργεια την οποία εξέπεμπε. Η τεχνική την οποία ανέπτυξαν και τελειοποίησαν γι’ αυτή την εργασία δεν ήταν λιγότερο σημαντική από την επιμονή και το πνεύμα θυσίας που τους οδήγησε στην επιτυχία. Το μέγεθος των δυσχερειών που είχαν να κατανικήσουν καταδεικνύεται από το γεγονός ότι η μάζα του ραδίου αποτελεί το ένα εκατομμυριοστό της μάζας του ορυκτού. Για να παρακολουθήσουν το ραδιενεργό στοιχείο και τις χημικές του μετατροπές, κατασκεύασαν το ηλεκτρόμετρο με τεταρτημόρια συνδεμένα με πιεζοηλεκτρικό χαλαζία. Κατόρθωσαν τον διαχωρισμό του ραδίου με κλασματική κρυστάλλωση, εκμεταλλευόμενοι τη μικρότερη διαλυτότητα του χλωριούχου ραδίου σε σχέση με το χλωριούχο βάριο. Το 1902 ετοιμάστηκε μια ποσότητα χλωριούχου ραδίου, αρκετή για να προσδιοριστεί το ατομικό βάρος του. Τον ίδιο χρόνο η Μαρί έλαβε τον τίτλο του διδάκτορα. Για την ανακάλυψη του ραδίου και για τις μελέτες τους στο θέμα της ραδιενέργειας, οι Κ. μοιράστηκαν με τον Ανρί Μπεκερέλ το βραβείο Νόμπελ φυσικής το 1903. Ακολούθησαν χρόνια εντατικών ερευνών με αντικείμενο τη ραδιενέργεια, με λαμπρά αποτελέσματα. Στις 9 Απριλίου 1906 ο Πιερ σκοτώθηκε σε ένα οδικό δυστύχημα. Η Μαρί τον διαδέχθηκε στην πανεπιστημιακή έδρα και στη διεύθυνση του εργαστηρίου. Ήταν η πρώτη γυναίκα που γινόταν δεκτή να διδάξει στη Σορβόνη. Το 1910 δημοσίευσε το θεμελιώδες έργο της Μελέτη επί της ραδιενέργειας (Traité de radioactivité) και τον επόμενο χρόνο ολοκλήρωσε την απομόνωση του μεταλλικού ραδίου, επίτευγμα εξαιρετικά δύσκολο, εξαιτίας της τεράστιας δραστικότητας του στοιχείου. Γι' αυτή την περίοδο της δραστηριότητάς της η Μαρί πήρε πάλι το βραβείο Νόμπελ, για τη χημεία αυτή τη φορά (1911. Αφιέρωσε τα επόμενα χρόνια στην ίδρυση και στη διεύθυνση του Ραδιολογικού Ινστιτούτου, στη συγκρότηση ραδιολογικών υπηρεσιών στα νοσοκομεία και στον γαλλικό στρατό κατά τη διάρκεια του A' Παγκοσμίου πολέμου (1914-18, καθώς και στην ανάδειξη νέων επιστημόνων. Η Μαρί πέθανε εξαιτίας των συνεπειών της πολύχρονης έκθεσής της στη ραδιενέργεια, οι οποίες δεν ήταν γνωστές εκ των προτέρων την εποχή εκείνη. Λίγους μήνες νωρίτερα είχε συμπληρώσει το τελευταίο της έργο για τη ραδιενέργεια. Η μεγαλύτερη από τις δύο κόρες των Κ., η Ιρέν, παντρεύτηκε τον φυσικό Φρεντερίκ Ζολιό, ο οποίος ήταν μαθητής της μητέρας της. Σε συνεργασία με τον σύζυγό της, η Ιρέν ανακάλυψε την τεχνητή ραδιενέργεια και τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ για τη χημεία το 1935 (βλ. λ. Ζολιό-Κιουρί). κιουρί (μονάδα). Βλ. λ. κιουρί. νόμος Κ. Νόμος που ισχύει για πολλές παραμαγνητικές ουσίες και έχει τη μορφή: Ο νόμος αυτός δείχνει ότι η μαγνήτιση (ολική μαγνητική ροπή ανά μονάδα όγκου) είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την απόλυτη θερμοκρασία. Η σχέση ποιοτικά μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι η τυχαία θερμική κίνηση αντιτίθεται στην τάση των ατομικών μαγνητικών ροπών να προσανατολιστούν προς το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. θερμομετρική κλίμακα Κ. Κλίμακα θερμοκρασιών, η οποία χρησιμοποιείται για μετρήσεις κοντά στις θερμοκρασίες απολύτου μηδενός και βασίζεται στην υπόθεση ότι μια παραμαγνητική ουσία εξακολουθεί να υπακούει στον νόμο Κ., Μ·Τ = σταθερό (όπου Μ, η επιδεκτικότητα της παραμαγνητικής ουσίας) σε θερμοκρασίες από 0,07 έως 1 Κ. σημείο θερμοκρασία Κ. Η θερμοκρασία T_c, πάνω από την οποία εξαφανίζεται η μαγνητική ροπή που εμφανίζει ένα σιδηρομαγνητικό σώμα, ακόμη και σε μηδενικό εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Η θερμοκρασία αυτή διαχωρίζει την άτακτη παραμαγνητική φάση για Τ > Τ_c από τη σιδηρομαγνητική φάση για Τ < T_c, που χαρακτηρίζεται από μία τάξη στον προσανατολισμό των ηλεκτρονικών σπιν και των μαγνητικών ροπών. Η Μαρί και ο Πιερ Κιουρί, στους οποίους οφείλονται η ανακάλυψη του ραδίου και του πολωνίου και σημαντικές μελέτες για τη ραδιενέργεια. Ένα φύλλο από τις εργαστηριακές σημειώσεις της Μαρί και του Πιερ Κιουρί, σχετικό με τις έρευνες για το ράδιο. Το εργαστήριο της Μαρί και του Πιερ Κιουρί, σε μία αποθήκη της σχολής φυσικής και χημείας, στο Παρίσι.