ماری کوری
زندگی > کشف عناصر شیمیایی

در سال ۱۸۹۵، ویلهلم رونتگن موفق به کشف پرتو ایکس شد. با این‌حال، سازوکاری که در پس نحوه ایجاد آن بود، به‌صورت کامل شناخته نشد. در سال ۱۸۹۶، هانری بکرل کشف کرد که اورانیوم از خود پرتوهایی می‌افشاند که از لحاظ قدرت نفوذ شبیه پرتو ایکس هستند. او نشان داد که این تابش، برخلاف فسفرسانس، به منبع خارجی انرژی وابسته نیست و به‌نظر می‌رسد که به‌صورت خودبخود از اورانیوم منتشر می‌شود. ماری کوری که تحت تأثیر این دو کشف قرار داشت، تصمیم گرفت تا آنجا که از لحاظ تحقیقاتی میسر است، پرتو تابیده شده از اورانیوم را به‌عنوان یک رساله تحقیقاتی مورد بررسی قرار دهد.
او از روش نوآورانه‌ای برای بررسی نمونه‌های مورد نظر استفاده کرد. ۱۵ سال پیشتر، همسر او، پیر کوری و برادرش موفق به توسعه ابزاری حساس برای سنجش میزان بار الکتریکی شدند که نوعی الکترومتر بود. ماری با استفاده از این ابزار موفق شد کشف کند که پرتوهای تابیده شده از اورانیوم موجب می‌شوند که هوای اطراف نمونه رسانای جریان الکتریسته شود. با کمک این روش، اولین نتیجه‌ای که به‌دست‌آورد، این بود که متوجه شد فعالیت یک ترکیب حاوی اورانیوم، به میزان خلوص اورانیوم آن بستگی دارد. او فرض کرد که تابش حاصل از برهم‌کنش برخی از مولکول‌های موجود در نمونه نیست و ناشی از خود اتم‌ها است. این فرضیه قدمی مهم در ابطال این فرضیه بود که اتم‌ها نامرئی هستند.
در سال ۱۸۹۷، دختر او، ایرن متولد شد. برای حمایت از خانواده، ماری تدریس در دانشگاه مدرسه عالی نرمال را به‌عهده گرفت. او فاقد یک آزمایشگاه اختصاصی بود و مجبور بود که اغلب تحقیقات خود را در یک انبار تغییر کاربری داده شده در نزدیکی دانشگاه انجام دهد. این انبار که قبلاً از آن به‌عنوان اتاق تشریح برای دانشجویان پزشکی استفاده می‌شد، تهویه مناسب نداشت و حتی در مقابل آب نیز نفوذناپذیر نبود. در آن زمان، ماری و دیگران از مضرات قرار داشتن در معرض امواج رادیواکتیو ناآگاه بودند و همین باعث می‌شد که آنها بدون پوشش مناسب با مواد رادیواکتیو در تماس باشند. دانشگاه مدرسه عالی نرمال تحقیقات ماری را از لحاظ مالی حمایت نمی‌کرد، اما ماری توانست کمک‌هزینه‌هایی از طرف شرکت‌های ریخته‌گری و استخراج معدنی و همچنین سایر سازمان‌های دولتی و غیردولتی دریافت کند.
مطالعات سیستماتیک کوری شامل دو ماده معدنی منبع اورانیوم، پیچبلند و توربرنیت که همچنین به عنوان کالکولیت نیز شناخته می‌شود بود. الکترومتر وی نشان داد که پیچبلند چهار برابر و کالکولیت دو برابر خود اورانیوم فعال است. او بر اساس این نتایج، نتیجه گرفت که که اگر نتایج قبلی در مورد رابطه میان مقدار اورانیوم و میزان فعالیت آن صحیح باشد، در نتیجه این کانی معدنی باید دارای مقادیر کمی از ماده دیگری باشند که در مقایسه با اورانیوم، به‌مراتب فعالیت بیشتری دارد. ماری جستجوی هدفمند خود را برای یافتن ماده جدید دارای تابشی رادیو اکتیو آغاز کرد و سرانجام در سال ۱۸۹۸ موفق به کشف عنصری رادیواکتیو شد که امروزه آن را با نام توریوم می‌شناسیم. پیر کوری به‌صورت عمیقی تحت تأثیر کشفیات ماری قرار گرفت و این تأثیر و شیفتگی به‌جایی رسید که در اواسط سال ۱۸۹۸، پیر تصمیم گرفت کارش در زمینه بلورها را رها کند و به ماری بپیوندد.
ماری از اهمیت فوق‌العاده زیاد این کشف و لزوم انتشار هرچه سریع‌تر آن آگاه بود و بنابراین این موضوع را در اولویت کاری خود قرار داد. اهمیت چاپ سریع این کشف از آنجا بر ماری آشکار بود که به یاد داشت اگر هانری بکرل تنها چند روز در ارائه اکتشافش در مورد پرتوزایی به فرهنگستان علوم فرانسه درنگ می‌کرد، اعتبار آن اکتشاف مهم (و حتی جایزه نوبل مربوط به آن) به سیلوانوس تامپسون تعلق می‌گرفت. با آگاهی از این، او با نوشتن مقاله‌ای به شرح مختصری از کارش پرداخت و آن را در ۱۲ آوریل سال ۱۸۹۸ با کمک استاد سابقش گابریل لیپمن، به فرهنگستان ارائه کرد. با این‌حال، اگرچه هانری با چاپ سریع‌تر مقاله‌اش در مورد پرتوزایی موفق به شکست دادن تامپسون در این زمینه شد، اما ماری کوری موفق به این مهم و نشان دادن این که توریم مانند اورانیوم، دارای تابش امواج رادیواکتیو است، نشد، چرا که گرهارد کارل اشمیت، شیمی‌دان آلمانی دو ماه زودتر مقاله خود در این زمینه را در برلین منتشر کرده بود.
«ایده‌هایش وابسته به خودش بود، هیچ‌کسی در فرمول‌بندی کردن آن‌ها کمکش نکرد. اگرچه نظر همسرش را هم دربارهٔ آنها جویا شد، با این‌حال او به‌صورت کاملاً آشکاری مشخص کرد که ایده‌ها منحصراً متعلق به خودش بوده است. وی بعداً این حقیقت را دوبار در نگارش زندگی‌نامه همسرش بیان کرد تا هرگونه بدگمانی در این باره را از بین ببرد. این موضوع احتمالاً به این خاطر بوده است که او در مرحله‌ای از تحقیقاتش به این موضوع پی برده که سایر دانشمندان نخواهند پذیرفت یا برایشان بسیار دشوار خواهد بود که قبول کنند یک زن بتواند چنین ایده‌های بکر و دست اولی ارائه کند.»
—رابرت ویلیام رید
در آن زمان هیچ‌کسی در دنیای فیزیک متوجه نشد که ماری در مقاله‌ای که منتشر کرد به چه حقیقتی اشاره کرده است، حقیقتی که نشان می‌داد فعالیت اورانینیت و توربرنیت چه مقدار بیش‌تر از خود اورانیوم است. این حقیقت منجر به این باور شد که این کانی‌ها حاوی عنصری با فعالیتی بیشتر در مقایسه با خود اورانیوم هستند. او بعداً به‌یاد می‌آورد که در آن زمان چقدر شور و اشتیاق داشت که این فرضیه را در سریع‌ترین زمان ممکن به اثبات برساند. در ۱۴ آوریل ۱۸۹۸، کوری به‌صورت خوش‌بینانه‌ای، ۱۰۰ گرم از نمونه اورانینیت را توزین کرد و سپس با کمک هاون آن را سایید. در آن زمان آنها نمی‌دانستند، آن چیزی که به دنبال آن هستند، آنقدر میزانش اندک است که برای رسیدن به مقدار اندکی از آن به چندین تن سنگ معدن نیاز است.
در ژوئیهٔ ۱۸۹۸، کوری و همسرش مقاله‌ای مشترک به چاپ رساندند که از وجود عنصری به نام پولونیوم حکایت داشت، نامی که به افتخار زادگاه ماری انتخاب شده بود. در ۲۶ دسامبر ۱۸۹۸، کوری‌ها از وجود عنصر دیگری پرده برداشتند که آن را رادیم نام نهاده بودند؛ این نام برگرفته از واژه‌ای لاتین برای پرتو بود. علاوه‌بر این، کوری‌ها در مسیر تحقیقاتشان، واژهٔ رادیواکتیویته را برای اولین بار به‌کار بردند و آن را ترویج کردند.
کوری‌ها برای این که دستاوردهایشان را بدون هیچ شک و شبهه‌ای به اثبات برسانند، تلاش کردند که عنصرهای پولونیوم و رادیوم را به‌صورت خالص تهیه کنند. اورانینیت یک کانی پیچیده است که جداسازی شیمیایی اجزای آن کاری بسیار طاقت‌فرسا است. کشف پولونیوم نسبتاً راحت‌تر بود، چراکه این عنصر از لحاظ شیمیایی مشابه عنصر بیسموت بود و پولونیوم تنها عنصر بیسموت‌مانند موجود در سنگ‌های معدن مورد بررسی بود. با این‌حال، رادیوم داستان متفاوتی داشت و خالص‌سازی آن دشوارتر بود. این عنصر بیشتر شبیه باریوم بود و سنگ معدن اورانینیت حاوی هر دو بود. ماری و پیر تا سال ۱۸۹۸، موفق به تهیه مقادیر بسیار ناچیزی از رادیوم شدند، با این‌حال تهیهٔ رادیوم خالص و فاقد آغشتگی به باریوم دست نیافتنی به‌نظر می‌رسید. کوری‌ها روشی بسیار طاقت فرسا و دشوار را برای جداسازی رادیوم با کمک روش‌های مختلف تبلور مجدد به‌کار گرفتند. سرانجام و در سال ۱۹۰۲، آنها موفق شدند که از یک تن سنگ معدن اورانینیت به حدود ۰/۱ گرم رادیوم کلرید برسند. ماری در سال ۱۹۱۰ موفق شد که رادیوم خالص فلزی را تهیه کند. با این‌حال، او هرگز موفق به خالص‌سازی و جداسازی عنصر پولونیوم که دارای نیمه‌عمری برابر ۱۳۸ روز بود، نشد.
بین سال‌های ۱۸۹۸ تا ۱۹۰۲، کوری‌ها بیش از ۳۲ مقالهٔ مشترک یا انفرادی منتشر کردند که در میان آنها مقاله‌ای بود که بیان می‌داشت که با قرارگیری در معرض رادیوم سلول‌های سرطانی زودتر از سلول‌های سالم کشته می‌شوند.
در سال ۱۹۰۰، ماری کوری به اولین زن عضو دانشکده در دانشگاه مدرسه عالی نرمال تبدیل شد و همسرش نیز به عضویت دانشگاه پاریس درآمد. ماری در ۱۹۰۲، به‌خاطر مرگ پدرش به لهستان سفر کرد.
در سال ۱۹۰۳، با کمک گابریل لیپمن به‌عنوان استاد راهنما، ماری کوری موفق به اخذ مدرک دکترای خود از دانشگاه پاریس شد. در آن سال، ماری و همسرش برای ایراد سخنرانی در مورد رادیواکتیویته به مؤسسه سلطنتی دعوت شده بودند، اما به این خاطر که او یک زن بود، از سخنرانی او جلوگیری شد و پیر به‌تنهایی به سخنرانی در این زمینه پرداخت. در همین زمان، صنعت جدیدی بر پایه رادیوم شروع به‌کار کرد. کوری‌ها کشف خود را ثبت اختراع نکردند و تنها سود اندکی از این تجارت پرسود که تازه به راه افتاده بود، کسب کردند.