Коллектив авторов - 100 великих научных открытий

Когда минералы были разделены на более простые составляющие, Мария поручила Пьеру как можно глубже изучить характеристики радия, а сама направила все усилия на получение чистых солей радия и полония (соединений с хлором, серой и водородом). Процесс был очень сложный и кропотливый. Чтобы перегнать 20 кг вещества, женщина заставляла всю «лабораторию» массивными котлами, кипятила материалы в воде, подолгу мешая ее железным стержнем, а когда выпадал осадок, переливала жидкость из одного чана в другой.

Из-за сложностей с выделением солей полония Мария решила оставить эту затею и полностью сконцентрироваться на радии. Добытое соединение Кюри досконально изучили и разослали для исследования всем заинтересованным физикам, в том числе Беккерелю. Результаты своих экспериментов они изложили в статьях, поведав, какие эффекты вызывают испускаемые солями лучи (в том числе передачу радиоактивности предметам посредством облучения), как на них действует магнитное поле и из чего состоит поток. Так, было определено, что лучи подразделяются на несколько видов: положительно заряженные альфа, отрицательные P и коротковолновые гамма. Кроме того, дабы пронаблюдать влияние радия на организм, Пьер облучил собственную руку, а затем детально описал процесс образования ожога и последующего продолжительного лечения.

После доклада Кюри радий стали добывать чуть ли не во всех странах Европы, причем именно тем способом, что придумали супруги. Это побудило одного крупного промышленника финансировать их дальнейшие исследования и даже выделить им под лабораторию часть своего завода. Теперь Кюри могли брать рабочий материал прямо на заводе и сразу же очищать его в лаборатории, добывая соли радия. За два года Марии удалось выделить 0,1 г хлорида радия, что было непросто, ведь в минерале соотношение этого элемента и урана составляет 0,3 г на тонну. Попутно ученая приблизительно вычислила атомный вес радия — 225, что означало: атом данного элемента в 225 раз тяжелее ¹⁄ ₁₂ эталонного атома изотопа углерода.

В 1903 г. состоялась защита диссертации Марии — профессорá Сорбонны признали, что из всех диссертационных работ труд Кюри стал самым значимым вкладом в науку. В том же году супруги разделили с Беккерелем Нобелевскую премию по физике, и Мария оказалась первой женщиной, которой дали эту награду.

С момента открытия радиации и до середины 1940-х никто не осознавал ее пагубного влияния на здоровье. Пьер постоянно носил с собой флакон с солью радия и демонстрировал окружающим, как это чудесное вещество излучает свет и тепло. А еще он додумался прикрепить радиоактивный флакончик к руке на целых 10 ч и все это время наблюдал за «безболезненным» образованием ожога. Мария поставила такой же флакон на прикроватную тумбочку в качестве ночника, а днем носила его на шее как талисман (впрочем, в то время люди даже добавляли радий в пищу!). Но главное, супруги целыми днями работали с радиоактивными элементами без каких-либо средств защиты, из-за чего руки у них стали дрожать, а пальцы покрылись трещинами. Пьер страдал от хронической усталости и болей во всем теле, да и Мария чувствовала себя нездоровой, однако до конца жизни она так и не догадалась, что в недомоганиях виновно их открытие.

В 1910 г., уже после гибели мужа, Мария наконец-то выделила чистый металлический радий, чем доказала, что это самостоятельный элемент. Такого достижения вполне хватило бы для того, чтобы ученую приняли во Французскую академию наук, однако консервативное большинство академиков воспротивилось присутствию женщины в стенах учреждения.

В 1911 г. Марии вручили еще одну Нобелевскую премию — теперь уже по химии, и она стала первой среди ученых, кто удостоился этой награды дважды.

Конец XIX ― начало XX в. ознаменовались рождением новых научных концепций, которые в корне изменили привычную картину мира. В 1887 г. американские физики Эдвард Морли и Альберт Майкельсон захотели экспериментально подтвердить традиционные представления о том, что свет (то есть электромагнитные колебания) распространяется в особой субстанции — эфире, подобно тому как звуковые волны перемещаются в пространстве посредством воздуха.

Даже не предполагая, что их опыт покажет абсолютно противоположный результат, ученые направили световой луч на полупрозрачную пластину, расположенную под углом 45° к источнику света. Луч раздвоился, частично пройдя сквозь пластину, а частично отразившись от нее под прямым углом к источнику. Распространяясь с одинаковой частотой, оба луча отразились от установленных перпендикулярно зеркал и вернулись к пластине. Один отразился от нее, другой прошел сквозь, и при наложении одного луча на другой на экране появились полосы интерференции. Если бы свет перемещался в некой субстанции, так называемый эфирный ветер должен был бы сдвигать интерференционную картину, но за полгода наблюдений ничего не изменилось. Так Майкельсон и Морли поняли, что эфира не существует, а свет может распространяться даже в вакууме — абсолютной пустоте. Это дискредитировало основное положение классической ньютоновской механики о существовании абсолютного пространства — фундаментальной системы отсчета, относительно которой эфир пребывает в покое.

Еще одним «камнем» в сторону классической физики стали уравнения шотландского ученого Джеймса Максвелла, показавшие, что свет движется с ограниченной скоростью, которая не зависит от системы «источник — наблюдатель». Эти открытия послужили толчком к формированию двух абсолютно новаторских теорий: квантовой и теории относительности.

В 1896 г. немецкий физик Макс Планк (1858–1947) приступил к исследованию тепловых лучей — в частности, их зависимости от текстуры и цвета излучающего объекта. Интерес к данной теме у Планка возник в связи с мысленным экспериментом его соотечественника Густава Кирхгофа, проведенным в 1859 г. Кирхгоф создал модель абсолютно черного тела, представляющего собой идеальную непрозрачную емкость, которая поглощает все падающие на нее лучи и не выпускает их наружу, «вынуждая» многократно отражаться от стенок и терять энергию. Но если это тело нагревать, оно начнет испускать излучение, причем, чем выше будет температура нагрева, тем короче длины лучевых волн, а значит, из невидимого спектра лучи перейдут в видимый. Тело сначала покраснеет, а затем станет белым, ведь его излучение соединит в себе весь спектр. Испускаемое и поглощаемое излучения придут в равновесие, то есть их параметры станут одинаковыми и независимыми от вещества, из которого сделано тело, — энергия будет поглощаться и выделяться в равных количествах. Единственным фактором, способным повлиять на спектр излучений, останется температура тела.