Marie Curie
Cuộc đời > Những nguyên tố mới

Năm 1895, Wilhelm Röntgen phát hiện ra sự tồn tại của tia X, mặc dù chưa nắm rõ cơ chế tạo ra chúng. Năm 1896, Henri Becquerel phát hiện ra rằng muối urani phát ra chùm tia giống tia X về khả năng xuyên thấu. Ông chứng minh rằng bức xạ này không giống hiện tượng lân quang, không phụ thuộc vào nguồn năng lượng bên ngoài mà dường như phát sinh tự phát từ chính urani. Bị ảnh hưởng bởi hai khám phá quan trọng này, Curie quyết định xem xét tia urani thành một lĩnh vực nghiên cứu khả thi cho một luận án.
Bà sử dụng một kỹ thuật đột phá để nghiên cứu các mẫu. 15 năm trước, Pierre và anh của ông đã phát triển một phiên bản của điện kế, một thiết bị nhạy cảm dùng để đo điện tích. Nhờ sử dụng điện kế của chồng, bà phát hiện ra rằng các tia urani tạo ra không khí xung quanh một mẫu để dẫn điện. Nhờ sử dụng kỹ thuật này, kết quả đầu tiên của bà là phát hiện ra rằng hoạt động của các hợp chất urani chỉ phụ thuộc vào lượng urani hiện diện. Bà giả định rằng bức xạ không phải là kết quả từ một số tương tác giữa các phân tử mà phải đến từ chính nguyên tử. Giả thuyết này là một bước quan trọng nhằm bác bỏ giả định rằng các nguyên tử không thể phân chia được.
Năm 1897, cô con gái Irène của bà chào đời. Nhằm hỗ trợ gia đình, Curie bắt đầu giảng dạy tại École Normale Supérieure. Nhà Curie không có phòng thí nghiệm chuyên dụng; hầu hết các nghiên cứu của họ được thực hiện trong một nhà kho được tân trang bên cạnh ESPCI. Nhà kho (trước đây là phòng mổ của trường y) thông gió kém và thậm chí không chống thấm được. Họ không hay biết về những tác động có hại của tiếp xúc bức xạ đối với việc tiếp tục nghiên cứu các chất phóng xạ mà không được bảo vệ. ESPCI không tài trợ cho nghiên cứu của bà, nhưng bà sẽ nhận được trợ cấp từ các công ty luyện kim và khai thác mỏ cũng như từ các tổ chức và chính phủ khác nhau.
Những nghiên cứu có hệ thống của Curie gồm hai khoáng chất urani, pitchblende và torbernite (còn được gọi là chalcolite). Điện kế của bà chỉ ra rằng pitchblende hoạt động mạnh gấp 4 lần urani và còn chalcolite hoạt động gấp đôi. Bà kết luận rằng, nếu các kết quả trước liên hệ hàm lượng urani với hoạt động của nó là đúng, thì hai khoáng chất này phải chứa một hàm lượng nhỏ chất khác hoạt động mạnh hơn urani rất nhiều. Bà bắt đầu tìm kiếm một cách có hệ thống các chất bổ sung phát ra bức xạ, và đến năm 1898, bà phát hiện ra rằng nguyên tố thori cũng mang tính phóng xạ. Pierre Curie ngày càng bị hấp dẫn bởi nghiên cứu của vợ. Đến giữa năm 1898, ông đã đầu tư vào nghiên cứu ấy đến mức quyết định bỏ việc nghiên cứu pha lê và tham gia cùng bà.
[Reid viết] ý tưởng [nghiên cứu] là của chính bà; không ai giúp bà xây dựng nó, và dù cho bà đưa nó cho chồng để xin ý kiến, bà đã xác định rõ quyền sở hữu nó. Sau đó bà ghi lại sự thật hai lần trong tiểu sử về chồng mình để đảm bảo rằng không có bất kỳ sự nhập nhằng nào. [Dường như] ngay từ giai đoạn đầu sự nghiệp, [bà] nhận ra rằng... nhiều nhà khoa học thấy khó mà tin được một phụ nữ có thể thực hiện nghiên cứu nguyên bản mà mình tham gia.
Bà nhận thức sâu sắc về tầm quan trọng của việc nhanh chóng công bố những khám phá của mình và do đó xây dựng quyền ưu tiên của mình. Nếu không phải vì cách đó hai năm Becquerel đã trình bày khám phá của mình cho Académie des Science vào ngày sau khi ông thực hiện nó, thì thay vào đó việc ghi công khám phá ra phóng xạ (và thậm chí là giải Nobel) sẽ thuộc về Silvanus Thompson. Curie đã chọn cùng một phương tiện xuất bản nhanh chóng. Bài báo của bà (trình bày ngắn gọn và đơn giản về nghiên cứu của mình) đã được giáo sư cũ Gabriel Lippmann thay mặt bà trao cho Académie vào ngày 12 tháng 4 năm 1898. Mặc dù vậy, giống như Thompson từng bị Becquerel đánh bại, Curie cũng bị đánh bại trong cuộc chạy đua kể về phát hiện thori phát ra các tia giống như urani; hai tháng trước, Gerhard Carl Schmidt đã công bố phát hiện của mình ở Berlin.
Lúc bấy giờ, chẳng có ai khác trong thế giới vật lý chú ý đến những gì Curie ghi chép trong một câu ở bài báo của mình, mô tả các hoạt động của pitchblende và chalcolite to lớn hơn nhiều so với urani: "Thực tế là rất đáng chú ý, và dẫn đến niềm tin rằng những khoáng chất này có thể chứa một nguyên tố hoạt động mạnh hơn nhiều so với urani." Sau đó, bà nhớ lại cảm giác "khao khát mãnh liệt để xác minh giả thuyết này càng nhanh càng tốt" ra sao. Ngày 14 tháng 4 năm 1898, vợ chồng Curie lạc quan cân một mẫu pitchblende nặng 100 gam và nghiền nó bằng chày và cối. Vào thời điểm đó, họ không nhận ra rằng những gì họ đang tìm kiếm lại có mặt với số lượng nhỏ đến mức sau cùng họ sẽ phải xử lý hàng tấn quặng.
Tháng 7 năm 1898, Curie và chồng xuất bản chung một bài báo thông báo về sự tồn tại của một nguyên tố mà họ đặt tên là "poloni" nhằm tôn vinh quê hương Ba Lan của bà, quốc gia tiếp tục bị xâu xé giữa ba đế quốc (Nga, Áo và Phổ) trong 20 năm nữa. Ngày 26 tháng 12 năm 1898, vợ chồng Curie công bố sự tồn tại của nguyên tố thứ hai mà họ đặt tên là "radi" (từ tiếng Latinh có nghĩa là "tia"). Trong quá trình nghiên cứu, họ cũng đặt ra từ "phóng xạ".
Để chứng minh những khám phá của họ không còn bị nghi ngờ, vợ chồng Curie đã tìm cách tách poloni và radi ở dạng tinh khiết. Pitchblende là một khoáng chất phức tạp; việc tách hóa học các thành phần của nó là một nhiệm vụ khó khăn. Việc phát hiện ra poloni tương đối dễ dàng; về mặt hóa học, nó giống với nguyên tố bismuth và poloni là chất giống bismuth duy nhất trong quặng. Tuy nhiên radi thì khó nắm bắt hơn; nó có liên quan chặt chẽ về mặt hóa học với bari và pitchblende chứa cả hai nguyên tố. Đến năm 1898, nhà Curie thu được dấu vết của radi, nhưng số lượng đáng kể không bị nhiễm bari vẫn nằm ngoài tầm với. Vợ chồng Curie đảm nhận nhiệm vụ khó khăn là tách muối radi bằng phương pháp kết tinh vi sai. Từ một tấn pitchblende, 1/10 gam radi chloride đã được chiết tách vào năm 1902. Năm 1910, bà tách được kim loại radi nguyên chất. Bà chưa bao giờ tách được thành công poloni (chất có chu kỳ bán rã chỉ 138 ngày).
Từ năm 1898 đến năm 1902, vợ chồng Curie đã xuất bản (cả chung hoặc riêng) tổng cộng 32 bài báo khoa học, trong đó có một bài công bố rằng khi tiếp xúc với radi, các tế bào hình thành khối u gây bệnh sẽ bị phá hủy nhanh hơn các tế bào khỏe mạnh.
Năm 1900, Curie trở thành nữ giảng viên đầu tiên của École Normale Supérieure còn chồng bà trở thành giáo viên ở Đại học Paris. Năm 1902, bà đến thăm Ba Lan vào dịp cha bà mất. Tháng 6 năm 1903, dưới sự giám sát của Gabriel Lippmann, Curie được trao bằng tiến sĩ tại Đại học Paris. Tháng đó, cặp đôi được mời đến Viện Hoàng gia ở Luân Đôn để thuyết trình về phóng xạ; là phụ nữ nên bà bị cấm nói, và chỉ một mình Pierre Curie được phép nói. Trong khi đó, một ngành công nghiệp mới bắt đầu phát triển dựa trên radi. Nhà Curie đã không lấy bằng sáng chế cho khám phá của họ và thu được rất ít lợi nhuận từ hoạt động kinh doanh ngày càng sinh lời này.