Мария Кюри

Глава одиннадцатая, в которой Мари и Пьер делают самое главное свое совместное открытие

После возвращения в Париж осенью 1895 года Мари и Пьер Кюри поселяются в трехкомнатной квартире с видом на большой сад. Они не украшают ее мебелью, коврами и картинами — в гости к ним ходят только близкие, да и уборка в полупустом жилище занимает гораздо меньше времени, которое они оба предпочитают посвящать науке. По сути, квартира ученых-молодоженов — это кабинет со шкафом, набитым книгами, и большим столом, сколоченным из простых досок. У одного конца стола стоит стул для Мари, у другого — для Пьера, чтобы они могли смотреть друг на друга во время работы, улыбаться друг другу и разговаривать о работе. На этом столе из украшений стоит только букет цветов. А в остальном на нем можно найти только книги по физике и керосиновую лампу, при свете которой супруги Кюри работают по вечерам.

Став замужней дамой, Мари приходится наверстывать упущенное в юности — учиться вести хозяйство. Она подходит к этой задаче со скрупулезностью ученого: покупает специальную тетрадь в черном переплете с словом «Расходы» на обложке. Денег, которые получает Пьер за работу в Школе физики и химии хватает на скромную жизнь. После того, как Мари получит диплом, позволяющий ей преподавать, и найдет работу, дела должны пойти немного лучше.

Вот чего точно не хватает Марии Кюри, так это времени. У нее теперь есть свое место в лаборатории, но ведь и дом требует заботы. В те времена было не принято, чтобы мужчина посвящал себя хозяйству (как и не принято, чтобы женщина получала образование — как оказалось позже, это были лишь предрассудки), поэтому на плечи ученой ложились и уборка, и стирка, и готовка. Прислугу Кюри себе позволить не могли, только помощницу, которая приходила всего на час в день, чтобы вымыть посуду и полы. Броня и ее свекровь пани Длусская учат Мари приготовлению простых блюд, которые отнимают минимум времени. В книге с рецептами мадам Кюри на полях такие же заметки, как и в ее научных записях — это удачная пропорция, а это нет, так блюдо удается, а так делать не стоит, вот так можно сократить время, затраченное на приготовление. Кухня оказывается настоящей химической лабораторией! Хотя в лаборатории молодой хозяйке все же куда интересней.

Раз в несколько дней Мари и Пьер ездят в Со к его родственникам. В хорошую погоду пользуются своими велосипедами, в плохую им приходится тратиться на поезд. Театры и концерты супруги не посещают, общаются только с родителями Пьера и семьей сестры Мари — Брониславы. Даже свадьбу Эли в Варшаве ученая вынуждена пропустить — поездка обошлась бы ей слишком дорого. Лето она тоже проводит во Франции, готовясь к экзаменам на звание преподавателя, которые сдает лучше всех.

В марте 1897 года Мари пишет письмо своей школьной подруге Казимире, в котором делится радостной новостью — она скоро станет мамой. В июле к ней приезжает папа Владислав и увозит ее в гостиницу у моря. Пьер, который сперва остается в Париже, шлет им письма на польском языке. Его тесть в восторге — зять сдержал свое обещание! Кроме того, заботливый супруг собирает своей беременной жене посылки с детскими вещами на случай, если их малыш появится до того, как он успеет приехать.

Когда Пьер все же добирается до курорта, они с Мари продолжают свои велопрогулки по окрестностям, несмотря на то, что примерно через месяц она должна уже родить и живот ее теперь очень большой. Во время одной из таких поездок Мари делается плохо, пара возвращается в Париж и 12 сентября 1897 года на свет появляется их дочь Ирен. Девочка пойдет по стопам своих великих родителей и тоже станет физиком, тоже будет работать со своим мужем и тоже получит Нобелевскую премию. Но все это далеко впереди. Пока Мари приходится выкраивать в своей насыщенной жизни место и для заботы о младенце. Для помощи в этом супруги нанимают няню, но Мари четыре раза в сутки сама пеленает дочь, одевает и купает. А в те часы, когда с девочкой гуляет няня, она пишет, а затем издает самостоятельную научную работу о магнитных свойствах закаленных сталей. Между рождением Ирен и этой публикацией проходит всего три месяца!

Всего через несколько дней после появления на свет малышки в семье Кюри случается несчастье, умирает мама Пьера. Супруги решают, что его отцу, доктору Эжену Кюри не стоит оставаться одному, и спустя какое-то время, когда они переезжают в квартиру попросторней, забирают его к себе. Так и ему веселее, и за Ирен есть кому присмотреть. Девочка очень привяжется к своему дедушке, когда подрастет.

Поняв, что быт налажен и она со всем справляется и все успевает, Мари решает защитить докторскую диссертацию. Но нужна какая-то перспективная тема. Физика развивается очень бурно, нужно выбрать что-то одно. Пролистав бессчетное количество самых свежих научных журналов и посоветовавшись с мужем, Мари решает продолжить исследования Анри Беккереля, который одним из первых в 1986 году открыл явление радиоактивности. Он исследовал химический элемент под названием уран, который имеет свойство светиться в темноте — весьма загадочное явление для ученых того времени. Готовясь к эксперименту, для которого ему нужен был яркий солнечный свет, Беккерель завернул необычный материал в черную бумагу вместе с фотопластинами (фотографии тогда делали с помощью камер, которые пропускали свет на специальные пластины, а сами пластины хранились в полной темноте, изображение с них тоже проявляли при специальном тусклом освещении). Когда ученый достал эти пластины, они были испорчены — полностью засвечены, как будто лежали на свету. Причем засветить их урану удалось даже через слой черной бумаги. Значит, они излучают какую-то пока еще неизвестную науке энергию. Мари решает выяснить, что это за энергия. Лучи эти, к слову, назвали лучами Беккереля, а название явлению в целом позднее подарила сама мадам Кюри, придумав слово «радиоактивность» — от латинских слов radius «луч» и activus «действенный» (то есть, действие лучей).

Урановые лучи могли не только засвечивать фотопластинки, но и разряжали электрическое лабораторное оборудование. Причем эти необычные лучи были постоянным свойством урана — его не надо было дополнительно облучать чем-либо вроде солнечного света.

Итак, тема выбрана, направление работ почти понятно (никто до Мари не занимался лучами Беккереля, поэтому ей не на что было опереться в своей работе, кроме собственной научной интуиции) — осталось найти место для лаборатории. В Школе физики и химии нужного помещения нет, только сырая от пара застекленная мастерская. А точным приборам нужен стабильный микроклимат в помещении — без перепадов влажности и температуры. Так что эта комнатушка никак не подходит, но выбора нет, приходится начинать здесь.

Первым открытием Мари на пути к докторской диссертации становится довольно простой на первый взгляд, но весьма важный для ее работы вывод — чем больше урана в исследуемых образцах, тем сильнее излучение. Причем эти величины пребывают в строгой пропорции. Это значит, что силу излучения можно измерить и довольно точно. Затем ученая приходит к выводу, что источник излучения — это сам атом урана.

Тут мы немного отвлечемся от истории Марии Кюри, чтобы понять, что такое атомы разных химических элементов и что такое сами эти элементы. Для этого можно представить себе нескольких жонглеров. Каждый из них подбрасывает свое особое количество мячиков (начиная от одного), заставляя их летать вокруг себя. Каждого из этих жонглеров зовут как-то по-своему (уран, водород, углерод, кислород и так далее) и у каждого свой «характер» — свои свойства. Сам жонглер — это ядро атома, а мячики — электроны. Чем больше и тяжелее ядро, тем больше мячиков может летать вокруг него. Увидеть такого «жонглера» невооруженным глазом нельзя, настолько он мал. А вот скопление одинаковых атомов — это вещество, которое называют так же, как и сам химический элемент (атом урана и металл уран, атом кислорода и газ кислород).

На уровне самого атома, даже с прибавлением одного мячика меняются свойства всего химического элемента. Например, довольно небольшой кислород при взаимодействии может заставлять вещества, состоящие из других атомов гореть. А атомы с большой массой, как удалось установить благодаря исследованиям Марии и Пьера Кюри, выделяют радиоактивные лучи. Наука, которая изучает свойства химических элементов, и называется химия. А физика изучает структуру и свойства вещества, состоящего из этих элементов и их соединений. Хотя в последнее время с углублением исследований, эти две науки тесно переплелись друг с другом.

Так вот, придя к выводу, что загадочные лучи испускает сам атом урана, Мари задается вопросом — а один ли этот элемент имеет такое свойство? Может, есть и другие? Может, излучение от остальных окажется куда сильнее? Последовательное изучение других химических элементов приносит свои плоды, излучение обнаруживается и в тории. Мадам Кюри называет торий и уран «радиоэлементами», а их необычное свойство — «радиоактивностью».

На достигнутом Мари не останавливается, она берется изучать соединения разных элементов во всевозможных формах, например, в минералах. Те, в составе которых есть торий и уран, радиоактивны. Но, погодите, почему излучение в некоторых образцах куда сильнее, чем должно быть, исходя из расчетов, основанных на содержании в них радиоэлементов? Первая версия мадам Кюри — ошибка опыта. Чтобы проверить себя, она ставит его снова. И снова получает тот же результат. А потом еще раз, и еще, и еще. Остается единственное логичное объяснение — в исследуемых минералах содержится еще какой-то радиоэлемент, химический элемент до сих пор не известный науке. То есть, Мари стоит на пороге открытия!

Теперь новая непростая задача — выделить этот загадочный элемент. Но как? Помочь жене решить эту грандиозную загадку решает Пьер. В мае 1898 года он бросает свои исследования и присоединяется к работе Мари. Теперь они партнеры не только в жизни, но и в науке, у них не только общая дочь, но и общее исследование. Даже в своих научных работах они всюду пишут о себе, как о едином целом: «мы обнаружили», «мы пришли к выводу», «мы наблюдали», потому что не хотят делить проделанную работу — их вклад в науку должен рассматриваться как равноценный.

Супруги Кюри приходят к выводу, что выделять загадочный и очень активный элемент надо из урановой смолки. Именно этот минерал лучше всего показывает характер искомого элемента, ведь его радиоактивность в четыре раза больше, чем у чистого оксида урана, в котором ранее зафиксировали излучение. В общем, новый элемент точно таится здесь, вот только его присутствие настолько мало, что чувствительности существовавших в то время химических анализов не хватает для его обнаружения.

Шаг за шагом разбирают супруги урановую смолку на отдельные компоненты и измеряют их радиоактивность. Путем последовательного отбора устанавливают именно те, в которых она указывает на присутствие нового элемента, и дальше работают уже с ними. И тут оказывается, что радиоактивность сосредоточивается не в одном компоненте, а в двух. То есть, и элементов тоже два! В июле 1898 года супруги Кюри объявляют миру, что обнаружили вещество и дали ему название «полоний» — в честь родины Мари Польши (на латыни она называется Polonia). Новость об этом появляется и в польской прессе, причем не только в научной. Второй, все еще неуловимый, но абсолютно точно существующий элемент решено назвать радием, то есть «излучающим».

Наградить себя за успех Кюри решают отпуском. Мари готовит из летних ягод варенье по рецепту, который привезла из Польши, а затем вместе с Пьером и дочкой едет в деревню, чтобы кататься на велосипедах и купаться в реках, гулять по лесам и обсуждать исследования, которые они продолжат уже осенью. Это будут работы по выделению чистых радия и полония, ведь настоящий ученый никогда не скажет, что согласен с открытием, пока своими глазами не увидит и своими руками не потрогает его плоды.

На отдыхе они получают новость — Броня и Казимеж Длусские уезжают из Парижа. Супруги-врачи намерены вернуться в Польшу и открыть там санаторий для больных туберкулезом, ведь именно от этой болезни умерла мама сестер, значит, ее надо победить с помощью науки. Они уже присмотрели себе для строительства участок земли на курорте Закопане в Карпатах и готовы приступать к работе. Лучшая подруга Мари, ее старшая сестра теперь будет так далеко от нее.

Осенью меняются и условия работы ученых. Для выделения искомых элементов они закупили на свои собственные средства в Австрии у предприятия Иоахимсталь тонну отходов, образовавшихся после добычи урановой смолки — ее использовали для производства стекла. Эти отходы дешевые, в отличие от только что добытой горной породы, и в них наверняка есть те самые элементы, пусть и в крошечных количествах. Но всю эту огромную массу надо где-то хранить и перерабатывать. Решением становится старый сарай во дворе все той же Школы физики и химии. Его крыша протекает, под ногами не пол, а слой асфальта, зимой здесь сыро и холодно, а летом из-за стеклянной крыши жарко, как в печке. Из обстановки в сарае только несколько старых столов, видавшая виды классная доска для записей и старая железная печь. Тем не менее, нужное оборудование и материалы здесь поместятся. Вдобавок, вряд ли кто-то другой решится претендовать на эту развалюху, а значит ученым обеспечен покой. Супруги Кюри принимают из рук руководства школы ключи от сарая и переносят сюда свою лабораторию.

Тем временем из Австрии прибывают заказанные мешки с отходами добычи урана. Вместе с переработанной рудой здесь и камешки, и хвоя, и даже насекомые. Но все это мелочи в сравнении с тем, что в этой, по сути, грязи наверняка таятся драгоценные крохи искомых веществ.

Работа по выделению радия и полония растягивается для Мари и Пьера на долгих четыре года. Почти все это время они кипятят полученную массу в огромных котлах во дворе перед сараем, чтобы разделить ее нужные составляющие. Мари иногда приходится поочередно помешивать руду в котле и суп в кастрюле, который она готовит тут же, чтобы все успеть.

Первый год уходит на то, чтобы выделить из тонны грязи радиоактивные продукты и замерить интенсивность исходящего от них излучения. Потом Пьер начинает уточнять свойства радия, а Мари продолжает перерабатывать руду для того, чтобы в итоге выделить из нее чистые соединения этого металла. Он в сарае проводит научные опыты, она посреди двора вся в клубах дыма, мешает в чане кипящую жижу — до 20 килограммов в день — которую затем разливает в химические сосуды, чтобы получить драгоценный осадок.

Хотя, пока радий и полоний никак не даются в руки, работа физиков не стоит на месте. В 1899 и 1900 году они публикуют сразу три научные статьи, основанные на исследованиях, проведенных в жалком сарае. А для Физического конгресса 1900 года пишут большой и подробный обзор по исследованию радиоактивных веществ. И этот обзор приковывает к себе огромное внимание ученых по всему миру.

За подобную работу берется еще один французский ученый — молодой химик и частый гость в сарае супругов Кюри, Андре-Луи Дебьерн. По совету Пьера он тоже начинает исследовать радиоактивность и открывает радиоактивный химический элемент актиний. В это же время физик Жорж Саньяк, который также часто приходит понаблюдать за работой супругов, в соавторстве все с тем же Пьером пишет работу о переносе электрического заряда с помощью радиоактивного излучения.

Тем временем Мари добывает из гор купленной в Австрии грязи (супруги еще несколько раз докупали отходы Иоахимстали, доведя их количество до 8 тонн) все более и более концентрированные продукты, доля радия и полония в которых постепенно растет. Она одна выполняет функции целого завода! И вот наступает решающий момент — пора из содержимого колб, пробирок и мензурок выделять чистое вещество. Для этого необходимы условия получше — чистота, отсутствие сквозняка и пыли. Но есть только этот сарай, в воздухе которого летают частицы угля и железа, а с потолка течет. Пьер уже готов сдаться, но только не Мари.

Триумф упорной польки наступает в 1902 году — ровно через 48 месяцев после того момента, когда она задалась своей великой целью. У нее в руках один дециграмм (десятая часть грамма) чистого радия. Однажды вечером уже после всех своих трудов, выкупав и уложив спать Ирен и отправив на покой свекра, она берет Пьера под руку и они вместе возвращаются в свой сарай, где на столе стоят пробирки с содержимым, светящиеся в темноте голубоватым цветом — именно так выглядит открытый супругами Кюри необычный химический элемент.