Мария Кюри. Радиоактивность и элементы

В последний год XIX века Мария и Пьер были не единственными, кто задавался вопросом о причинах радиоактивности. Благодаря открытию полония и радия другие ученые начали исследовать то, что уже было новой научной сферой. Радиоактивность стала модной темой, и группа ученых вслепую работала в этом новом мире, где прописные истины прошлого, такие как неделимость атома, рушились. В порыве щедрости супруги Кюри продолжали поставлять многим исследователям, с которыми они конкурировали, соединения радия, полученные Марией с таким трудом. Другие ученые, например немец Фридрих Оскар Гизель, повторили метод, разработанный и описанный Марией, и установили плодотворные отношения с промышленностью.

Несмотря на то что лаборатория Кюри являлась источником соединений радия и стала широко известной среди всех европейских лабораторий, даже тех, в которых не изучалась радиоактивность, она была среди наименее обеспеченных с точки зрения оборудования и персонала. Так, например, когда русско-немецкому химику Вильгельму Оствальду, который получил Нобелевскую премию по химии в 1909 году, показали лабораторию Кюри в их отсутствие, он не мог поверить, что в этом сарае, «смеси подвала, склада картошки и конюшни», Мария открыла два новых химических элемента, ничего не взяв за свою работу.

ПРОГРЕСС В НОВОЙ НАУКЕ

Главным конкурентом Марии и Пьера, который сделал наиболее значительные открытия в области радиоактивности, был молодой новозеландский ученый Эрнест Резерфорд. Как и сама Мария, Резерфорд был аутсайдером, воспитанным вне элитной британской системы образования. Но в отличие от Французской академии, английский истеблишмент быстро признал исключительные достоинства молодого Эрнеста. Резерфорд приехал в Кембридж в 1895 году после получения двухлетнего гранта, который Ее Величество предоставила самому выдающемуся подданному заморских регионов Британской империи, чтобы он писал свою докторскую диссертацию в метрополии. Итак, Резерфорд должен был работать с Джозефом Джоном Томсоном, директором Кавендишской лаборатории, который недавно открыл катодные лучи, выявив, что атомы не являются неделимыми.

В качестве продолжения трудов Томсона изначальной целью диссертации Эрнеста Резерфорда было изучение проводимости газов, вызванной ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами, но затем он включил радиоактивность в число своих исследований. Вскоре изучение последней темы превратилось в основную задачу Резерфорда, так что молодой Эрнест стал одним из немногих ученых, которые исследовали казавшиеся бесполезными лучи Беккереля до открытия полония и радия. В январе 1899 года ученый опубликовал обширную статью об их природе, в которой сделал вывод (как это приведено в работе Пьера Радваньи о чете Кюри), что «излучение урана сложное и образовано по крайней мере двумя различными типами: одно легко поглощается, назовем его a, a другое имеет большую проникающую способность, назовем его β».

В то время Гизель в Германии, Майер и фон Швейдлер в Вене и Пьер Кюри в Париже исследовали действие магнитных полей на урановые лучи. Они выяснили, что оба типа излучения отклоняются магнитными полями, но в то время как менее проникающее излучение, которое Резерфорд назвал а, мало отклоняется этими полями, P-излучение отклоняется легко, как показано на рисунке на странице 76. В апреле 1900 года французский ученый Поль Виллар обнаружил другие лучи, с еще большей проникающей способностью, которые он назвал у, очень похожие на рентгеновские, но с большей энергией. Так в начале XX века были правильно определены типы радиации.

Хотя ни супруги Кюри, ни Резерфорд не могли тогда представить этого, определенный путь к пониманию радиоактивности уже начался, и они стояли во главе этого процесса. Пьер и Резерфорд наиболее активно выдвигали гипотезы, которые могли объяснить это явление. Они оба были блестящими учеными, но их жизненные обстоятельства отличались. Пьеру было 40 лет, и его здоровье начинало ухудшаться из-за длительной работы с радиоактивными веществами без защиты. Кроме того, он уже 20 лет боролся за то, чтобы пробиться в научный мир Франции, который не признавал его неоспоримых достоинств и не предоставлял организационной и экономической поддержки. Резерфорд, наоборот, работал в одной из лучших лабораторий по изучению структуры атома, в Кавендише в Кембридже, и, написав диссертацию, получил кафедру в Университете Макгилла, в Монреале, Канада. Там в его распоряжении была хорошо оборудованная лаборатория, хотя у него не было единственного (чего у Марии и Пьера было в избытке) — источников радия. Резерфорду было 27 лет, он недавно женился и пребывал в расцвете сил.

Резерфорд нашел ключ, который позволял понять всю неразбериху радиоактивности. А творческий, талантливый и мечтательный Пьер не только не нашел решения, но и настойчиво не признавал правоту Резерфорда в течение нескольких лет. Мария, в какой-то степени в память о Пьере, поступала так же, подавив в себе любознательность и свободный от предрассудков образ мыслей, которые так помогли ей в начале карьеры и благодаря которым она открыла дверь в новую область исследования. Так что английская команда с Резерфордом-капитаном, о котором еще долгие годы его изысканные коллеги из метрополии вспоминали с восхищением (в том числе и за то, что в его английском совсем не был слышен новозеландский акцент), выиграла матч с большим отрывом в счете.

ЭМАНАЦИЯ

В ноябре 1899 года Пьер и Мария заметили, что все вещества, которые находились рядом с солями радия и полония, становятся радиоактивными и эта радиоактивность сохраняется довольно долго. Они назвали это явление «наведенной радиоактивностью». По другую сторону Атлантики Резерфорд, который сначала работал только с относительно малоактивными солями тория, в феврале 1900 года открыл похожее явление. До этого в лаборатории в Кембридже он уже замечал, что на активность влияют внешние обстоятельства, такие как открытая дверь лаборатории. Так же как и Пьер, он подумал, что это может быть вызвано загрязнением пылью от изучаемого радиоактивного вещества, которая оседает на поверхностях, и так же, как и Пьер, промыл водой и даже обработал излучающие поверхности наждачной бумагой, а затем и серной кислотой. После этого радиоактивность полностью исчезла, что означало, что явление имело вполне материальные причины. Он решил, что имеет дело с излучением, испускаемым новым веществом, которое должно было быть чрезвычайно радиоактивным, поскольку его количество, скорее всего, было микроскопическим и не поддающимся регистрации, а активность оно имело значительную.

С самого начала Резерфорд рассматривал гипотезу о том, что излучающее вещество имеет массу (иначе его нельзя было бы убрать с помощью наждака и серной кислоты). Однако он не решился приписать ему материальный характер, поэтому искал название, согласующееся с другими гипотезами, например «эманация». Ученый был убежден, что наведенная радиоактивность Пьера и его эманация — одно и то же явление, которое они просто по-разному объяснили. В июне 1900 года немец Фридрих Дорн открыл, что радий испускает эманацию, похожую на обнаруженную Резерфордом для тория. Через несколько лет они обе будут идентифицированы как благородный газ радон, но в течение долгого времени эти эманации называли по-разному: торон — для тория и радон — для радия.

В марте 1901 года Пьер Кюри и Андре Дебьерн продолжили изучение наведенной радиоактивности и заметили, что она намного интенсивнее, когда наблюдается в закрытом сосуде. Возможной причиной исследователи посчитали тот факт, что радиоактивность передается по воздуху. Тогда они создали вакуум в сосуде с активным веществом, и наведенная радиоактивность исчезла. Учитывая газообразное происхождение радиоактивности, именно этого и следовало ожидать, и для Резерфорда этот эксперимент стал подтверждением: Пьер Кюри обнаружил ту же самую эманацию, что и он. Но Пьер, который принял термин «эманация», предложенный Резерфордом, не признавал ее материальной основы, ссылаясь на то, что у этого явления могло быть много других причин.

Однако подход Резерфорда был намного более практичным. Он не жалел энергии и средств для проверки всех гипотез, которые приходили ему в голову, а благодаря его энтузиазму Университет Макгилла привлекал к себе самые блестящие и творческие умы того времени. Ни один человек в истории не побил рекорд по способности Резерфорда привлекать и готовить исключительных ученых: 11 его студентов получили Нобелевскую премию. Его лаборатория превратилась в мировой центр исследования радиоактивности, в котором завораживающие открытия происходили с головокружительной скоростью.

ТРАНСМУТАЦИЯ

Убежденный в материальной природе эманации, в октябре 1901 года Резерфорд привлек к ее изучению Фредерика Содди, молодого и эксцентричного химика из Оксфорда. После первых экспериментов Содди понял, что наблюдает новое, исключительное явление, и сообщил Резерфорду, что речь идет о «трансмутации», во время которой торий превращается в другой элемент. Резерфорд попросил сохранять это в секрете, чтобы их не приняли за алхимиков, но эти наблюдения подтвердили то, о чем он догадывался с самого начала. Содди продолжил эксперименты и пришел к выводу, что эманация происходит не напрямую от тория, а от радиоактивной примеси, которую он назвал торий-Х, распадающейся намного быстрее, чем торий. Измерив интенсивность испускания радиации, Содди выяснил, что кривые уменьшения активности тория и восстановления тория-Х дополняли друг друга, и это позволило утверждать, что атомы тория-Х образуются при разложении атомов тория. С другой стороны, он понял, что эманация остается неизменной при контакте с различными химическими реактивами в широком температурном диапазоне, так что это мог быть только газ группы аргона. Элементы этой группы были открыты недавно, и их назвали благородными газами, потому что они не вступали в реакции ни с какими другими элементами.

Резерфорд и Содди пытались изолировать торий-Х, подобно тому как Мария изолировала полоний и радий. Попытка оказалась безуспешной, но ученые пришли к выводу о том, что, помимо тория, тория-Х (позже определенного как радий-224) и эманации, существовало промежуточное, еще более активное вещество. Летом 1902 года Резерфорд и Содди опубликовали результаты экспериментов, но не решились обнародовать главный вывод: имеют место различные последовательные трансмутации одного элемента в другой. Излучение, которое Резерфорд назвал а, было образовано частицами, испускание которых вызывало фундаментальные изменения в атоме и его превращение в атом другого элемента.

В мае 1903 года Резерфорд и Содди обобщили свои открытия: последовательные радиоактивные трансформации формировали семьи радиоэлементов. Ученые разработали таблицу, приведенную выше, в которой объяснили, как каждый новый элемент образуется на основе предыдущего при испускании а-частицы. Эти новые радиоактивные тела не были открыты ранее: они постоянно распадались и присутствовали в невозможных для обнаружения количествах. Как пишет Пьер Радваньи в своей книге о чете Кюри, ученые пришли к выводу:

Позже было доказано, что уран, торий и радий принадлежат к одной и той же семье, так что все они присутствовали в настуране.

В нижней части таблицы Резерфорда и Содди есть указание на другое большое открытие, которое исследователи опубликовали в том же году, — закон радиоактивного распада. Оба ученых установили, что число радиоактивных атомов, которые распадаются за единицу времени, пропорционально общему числу атомов элемента, поэтому убывание следует экспоненциальному закону. В химии это называется кинетикой первого порядка, при которой скорость реакции пропорциональна концентрации реактивов в степени 1, что означает соответствие одномолекулярным процессам. В них концентрация реактивов подвержена экспоненциальному убыванию:

где N₀ — число атомов (точнее, их ядер, называемых радиоядрами) в начальный момент, t = 0; N(t) — число атомов в момент t; и γ — постоянная радиоактивного распада, то есть вероятность распада радиоактивного элемента на единицу времени. Эта постоянная характерна для каждого радиоактивного элемента и говорит о его стабильности. На ее основе был определен период полураспада, £_1/2, то есть время, необходимое для распада половины атомов образца данного элемента. Если

Чем больше значение γ, тем больше вероятность распада и тем меньше период полураспада. В конце каждого периода активность (число полураспадов на единицу времени) образца сокращается до половины изначальной активности, поскольку последняя пропорциональна числу ядер, имеющихся в каждый момент. Каждое ядро имеет свой период полураспада, обычно характерный только для него. В таблицу включены периоды первых ядер, с которыми работала Мария.

Таким образом, значения t_1/2 могли варьироваться от долей секунды до миллионов лет, и никакие обстоятельства не могли их изменить. При первой оценке было определено, что этот период для радия равен 1300 годам, а для полония — чуть больше 143 дней. Оба значения были затем исправлены, окончательные данные — 1600 лет и 138 дней. В таблице, составленной Резерфордом и Содди, исследователи разделили вещества одной из радиоактивных семей на группы: с одной стороны были радий и эманация, с другой — три вещества, которые являлись радиоактивными отложениями быстрого изменения (их периоды полураспада измеряются в минутах), в третью группу они включили другие три вещества так называемого медленного изменения (их период полураспада мог достигать нескольких дней или лет).

Итак, t_1/2 превратилось в один из главных инструментов для определения радиоактивного элемента, или радиоэлемента. Этот закон породил множество применений в таких областях, как археология (здесь стоит вспомнить метод датирования объектов с помощью определения концентрации ¹⁴С) или геология, где открытие позволило точно определить возраст Земли.

КЮРИТЕРАПИЯ

Рентгеновские лучи начали применяться в медицине через несколько месяцев после их открытия. Сначала их использовали в диагностике по рентгеновским снимкам, аналогичным снимкам руки жены Рентгена, а через некоторое время — в терапии. Поскольку радиоактивность по своим свойствам была схожа с рентгеновскими лучами, Пьер подумал, что она может воздействовать на человеческий организм. В 1900 году немецкий дантист Отто Валькхоф заметил, что если приложить ткань, пропитанную раствором радия, к коже два раза на 20 минут, появляется воспаление, длящееся две недели. С другой стороны, немецкий химик Фридрих Оскар Гизель, работавший на компанию «Бюхлер» (которая получала радий, следуя методу Марии), заметил, что если приставить закрытый глаз к закрытой коробке, содержащей соли радия, на сетчатке виден свет. Также он держал 270 мг соли радия в руке в течение двух часов, и у него появились ожоги, которые заживали две недели. О Гизеле его соотечественники Гейтель и Эльстер говорили, что у него самое радиоактивное тело, которое только можно найти: одно его присутствие в лаборатории приводило к разряду электроскопов!

Зная об этих результатах, в начале 1901 года Пьер изучал на себе действие радия, описанное Валькхофом. Сегодня мы признали бы этот эксперимент самоубийством, но тогда он, видимо, считался нормальным. Исследователь прикрепил кусок гуттаперчи, пропитанной солями радия, к коже руки и держал повязку десять часов. Когда он снял ее, кожа начала краснеть и краснела все больше в течение нескольких дней, поражение приобретало вид ожога, хотя ученый не чувствовал боли. Ткань почернела, на руке появилась рана, которую пришлось перевязать и которая заживала более двух месяцев. У Анри Беккереля возникла похожая рана от запечатанной трубки с солью радия, которую ему дал Пьер для использования на лекции и которую он носил в кармане пиджака. Закончив лекцию, он пошел рассказать чете Кюри об ожоге, одновременно гордый и сердитый. Анри Беккерель и Пьер Кюри 9 июня 1901 года послали во Французскую академию наук совместную заметку, в которой описали действие радия на кожу.

Эта работа, которая была необычной для Пьера, сразу же привлекла внимание врачей. Первым человеком, предложившим его и Марию в качестве кандидатов на Нобелевскую премию, был врач-патолог Шарль-Жозеф Бушар. Хотя он не имел абсолютно никакого отношения к предмету их исследования, особенно в случае Марии, которая ничего не публиковала в этой области, именно медицинское применение радия принесло их работе публичную известность. Так, в триумфальной поездке Марии в США в 1921 году исследовательницу встретили как «целительницу рака».

Незадолго до опытов на себе самом, в 1900 году, Пьер послал врачу Анри Доло в больницу Сен-Луи в Париже очень активные образцы радия, чтобы тот осуществил первые терапевтические пробы его воздействия на различные кожные заболевания. Сначала образцы попробовали на волчанке, затем — на некоторых видах рака кожи. За этими пробами в Париже последовали другие, которые в течение пяти-шести первых лет XX века были проведены в главных европейских и американских больницах: в Германии, Санкт-Петербурге, Лондоне и Чикаго. Иногда лечение было поверхностным; иногда, как в случае с раком матки, шейки матки, пищевода или прямой кишки, вводились ампулы, содержащие радий. Однако, поскольку радий был дорогим и дефицитным, часто ампулы, содержащие соли радия, заменяли другими ампулами, содержащими эманацию. Это было начало терапии, основанной на радиоактивности, сегодня мы знаем ее как радиотерапию, а во Франции, по имени первооткрывателя, ее долгое время называли кюритерапией.

Чтобы развить метод, кроме исследований на пациентах, которые в первые десятилетия XX века стали все более эффективными, потребовались две технические разработки. С самого начала была ясна важность установления контроля над дозами, которые получал пациент, и в качестве первого шага для количественной оценки таких доз было необходимо создать модель излучения. Этой задачей занималась Мария в последние годы своей карьеры. Другой разработкой, которая чрезвычайно продвинула развитие радиотерапии, было открытие искусственной радиоактивности, что сделала Ирен, дочь Марии, вместе со своим мужем Фредериком Жолио-Кюри. Она позволила заменить опасный радий искусственно полученными радиоактивными атомами, такими как кобальт-60.

Удивительно, но тот факт, что лучи настолько агрессивны по отношению к раковым клеткам, не вызвал у первых экспериментаторов мысли о том, что они могут повредить здоровым клеткам. Однако Пьер, должно быть, все-таки задумался об этом риске, поскольку через некоторое время после начала экспериментов по радиотерапии начал ставить опыты на лабораторных мышах и морских свинках. Он выяснил, что животные умирают через некоторое время после имплантации рядом с костным мозгом ампул с солями радия. Гибли они и от вдыхания эманации. Результаты этих исследований Пьер собрал в своей последней работе, которую опубликовал перед смертью. После него никто эти исследования не продолжал, поскольку Мария была настолько уверена в том, что радий оказывает только положительный эффект, такой как лечение рака, что даже не выясняла, может ли он вызывать другие заболевания.

Однако факты были упрямы: радиоактивное излучение было молчаливым и невидимым ядом, который подтачивал здоровье всех, кто регулярно контактировал с ним, никак себя не проявляя, пока не становилось слишком поздно. Как ни удивительно, Мария, которая первая обнаружила излучение и много с ним работала, дожила до 67 лет — солидного возраста для женщины в то время. Несмотря на частые недомогания, она вела бурную деятельность почти до самой смерти и поэтому даже не задумывалась о том, что ее опыты смертельны.

В начале XX века было очень далеко до того, чтобы представить все опасности радия, поскольку новый элемент воспринимался как панацея от всех недугов, от кожных заболеваний до артроза, ревматизма или депрессии, не говоря уже обо всех типах рака. Среди наиболее любопытных способов применения радия следует отметить способ, предложенный врачом Альфредом Кюри (он не имеет никакого отношения к семье Кюри), который в 1911 году представил диссертацию об изучении расщепления позвоночника в Парижском университете. Через несколько лет он занялся более прибыльным делом и запатентовал крем для лица под названием Tho-Radia. Ингредиентами, как это видно из названия, были 0,5 г хлорида тория и 0,25 мг бромида радия на каждые 100 г крема. В рекламе обещали, естественно, сияющую кожу. Также известно, что некий египетский фармацевт запатентовал более 100 препаратов на основе радия с такими говорящими названиями, как Radioskin, Radiobust или Radiviril.

ПОЛУЧЕНИЕ РАДИЯ И ПОЛЕМИКА ВОКРУГ ПОЛОНИЯ

После того как Мария несколько лет посвятила извлечению радия, в начале 1902 года ей удалось выделить чуть больше десятой части грамма (120 мг) чистого хлорида радия, на основе чего она установила атомную массу радия, 225±1, что довольно близко к его реальному значению (226,03). Получение этого мельчайшего количества требовало не только многих лет работы, но и необычайных знаний химии, с учетом тех процессов, в которых был задействован радий. Для радиоактивного ряда, показанного в таблице Резерфорда и Содди, процесс распада никогда не прекращается; любой дочерний элемент, происходящий от распада родительского элемента, также распадается, и оба делают это в определенном ритме. Следовательно, наибольшая пропорция между дочерним и родительским элементами задана частным от их периодов полураспада. Поскольку у урана (родительского элемента) он равен 4500 миллионов лет, а у радия (дочернего элемента) — 1600 лет, в минерале, в котором содержатся они оба, наибольшая пропорция радий/ уран, которую можно найти, равна 1600/4470000000, то есть 1/2800000, примерно 1 грамм/3 тонны.

Однако Мария работала не с чистым ураном, а с остатками одной из его руд, которые были загрязнены различными примесями, так что наибольшая пропорция приближалась к 1 грамму радия на 10 тонн материала. С другой стороны, радий и барий имеют очень схожие химические свойства, поэтому часть радия вполне могла быть захвачена барием, который, кроме того, имелся в опытном образце в намного большей пропорции. Что самое худшее, Мария не знала природу процессов, связанных с радиоактивностью, а также свойства радия и причины его тесной связи с ураном. Не думала она и о том, что его концентрация так ничтожна. Возможно, если бы она предполагала подобное, то просто не взялась бы за работу.

В связи с этим получение 120 мг хлорида радия было подвигом не только с химической, но и с физической и радиологической точек зрения. Кроме того, большую часть процесса Мария провела сама, поскольку как только Пьер убедился в существовании радия, он занялся исследованиями свойств лучей и их воздействия на человеческий организм.

Через некоторое время после выделения хлорида радия Мария написала своему отцу в Варшаву, сообщив ему эту долгожданную новость. Хотя его здоровье было уже сильно подорвано, у Владислава еще нашлись силы поздравить дочь и пошутить, что, судя по приложенным усилиям, это самый дорогостоящий элемент в истории человечества. Владислав умер через шесть дней, и Мария приехала на его похороны.

В декабре 1902 года, когда казалось, что проблемы с радием уже позади (хотя на самом деле они только начинались), возникла ожесточенная полемика вокруг полония. Немецкий физик Вильгельм Марквальд из Берлинского университета опубликовал статью, в которой утверждал об открытии нового химического элемента. Он назвал его радиотеллуром, поскольку химические свойства элемента были схожи со свойствами теллура из группы кислорода. Этот радиоэлемент был не чем иным, как полонием, которому Мария дала название в память о своей тогда не существующей стране, хотя это выяснилось не сразу. Полемику невольно разожгли Мария и Пьер, которые в статье 1902 года утверждали, что полоний — это разновидность висмута, и еще не доказано, что это новый элемент. В другой статье, опубликованной Пьером в следующем году, говорилось, что радий — единственный радиоактивный элемент, существование которого несомненно доказано. Однако Мария не поддерживала эту слишком болезненную реакцию на открытие Марквальда. Кроме того, немецкого ученого подбадривало и утверждение, сделанное супругами Кюри, о том, что активность полония медленно уменьшается, в то время как активность его радиотеллура оставалась постоянной.

У Марквальда был доступ к большим количествам остатков настурана в Йоахимстале, и он в своей лаборатории располагал лучшими инструментами. Однако, повторив процедуру Марии для выделения нового элемента, пользуясь последовательными осаждениями, ученый не получил радиотеллур в чистом виде и воспользовался электрохимическими методами, которые привели к победе там, где Мария потерпела поражение. Таким образом, Марквальд смог получить небольшое количество чистого вещества. Он поместил радиотеллур в группу периодической таблицы, которая ему соответствует в действительности, — группу кислорода. Через несколько месяцев после появления статьи Марквальда Мария пренебрежительно отвергла это название в приложении к своей докторской диссертации: «Выбор нового названия для этого вещества — ерунда, с учетом известного на сегодняшний день».

Но дело на этом не окончилось. Марии потребовалось девять месяцев интенсивной работы для того, чтобы опровергнуть аргументы Марквальда. Сначала она усомнилась в неизменности активности радиотеллура в течение достаточно долгого периода. Марию поддержал и Фредерик Содди, который в статье, опубликованной в 1904 году, заметил Марквальду, что постоянство радиоактивности противоречит тому, что было известно на то время о радиоактивных веществах. Также Содди утверждал: большая часть ученых будет согласна с доводами Марии о том, что наблюдается явная попытка дать новое название полонию. Наконец, Содди предоставил окончательный аргумент, который означал победу Марии, — закон о распаде радиоактивных веществ.

Повторив и дополнив свои эксперименты, Марквальд убедился, что Мария и Содди оказались правы: активность радиотеллура со временем уменьшается. Он определил, что время полураспада элемента составляет 139,8 дня. В свою очередь, Мария на основе пяти образцов, полученных осаждением, и еще одного, обретенного «очень подходящим методом электролиза», который предложил Марквальд, определила, что для полония этот период составляет 140 дней. Мария сделала вывод: это определенно доказывает, что речь идет об одном и том же элементе. Так как она не была членом Французской академии наук, Пьер, которого в конце концов туда приняли, взял на себя представление от ее имени этих результатов, что и произошло 29 января 1906 года, и это стало его последним научным сообщением перед смертью. Кроме того, Мария опубликовала опровержение на немецком, чтобы доказать соотечественникам Марквальда, до какой степени тот ошибся. В конце концов Марквальд благородно отказался от названия «радиотеллур» и согласился на «полоний». Пытаясь скрыть свою уязвленность, немецкий физик несколько иронично процитировал слова Уильяма Шекспира:

Но у полония, без сомнения, было что-то от радиотеллура, поскольку, как мы уже сказали, теллур и полоний входят в одну группу периодической таблицы. С тех пор было принято, что период полураспада — это подходящий показатель для идентификации радиоэлемента.

ПРИЗНАНИЕ В БРИТАНИИ И ДОКТОРСКАЯ СТЕПЕНЬ В СОРБОННЕ

Работа Марии и Пьера больше ценилась за границей, чем во Франции, и в начале лета 1903 года супружеская пара получила приглашение Королевского института Великобритании, расположенного в Лондоне. Там они были тепло приняты лордом Кельвином, который восхищался работой Пьера еще с открытия пьезоэлектричества. Также супруги познакомились с Уильямом Круксом, изобретателем трубок, которые носят его имя и которые позволили изучать катодные лучи, и с шотландскими учеными, сэром Уильямом Рамзаем, открывателем благородных газов, и сэром Джеймсом Дьюаром, в честь которого названы сосуды, позволяющие хранить жидкости при низкой температуре, и с которым чуть позже Пьер будет изучать тепло, излучаемое радием. Пьер сделал доклад по своей работе

19 июня, на одном из знаменитых заседаний Королевского института (их называли «пятницами»). Он прочитал лекцию и осуществил ряд экспериментов, которые показали способность радия воздействовать на фотопленку и излучать тепло. В конце концов ученый изумил публику, выключив свет и продемонстрировав потрясающее свечение, исходящее от радия. Заседание оставило неизгладимое впечатление, поскольку во время экспериментов Пьер пролил немного раствора, содержащего соль радия. Через 50 лет группе ученых из Гарвелловской лаборатории пришлось обеззараживать конференц-зал.

Спустя некоторое время после возвращения в Париж, 23 июня 1903 года, Мария представила в Сорбонне свою докторскую диссертацию «Исследование радиоактивных веществ». В ней она не только собрала результаты собственных исследований, но и представила общую панораму новой научной области, которая появилась на основе ее работ:

На публичной защите диссертации и в первом варианте работы Мария не сосредотачивалась ни на одной из известных теорий объяснения радиоактивности, но в переиздании от 1904 года она добавила теорию Эрнеста Резерфорда об атомном распаде. Любопытно, что новозеландский ученый с супругой в день защиты диссертации Марии находились в Париже. Именно в этот день ему в руки попало приглашение Марии посетить ее лабораторию, отправленное несколько месяцев назад в открытке. Открытка побывала в лабораториях почти всего мира, прежде чем догнала ученого. Когда Резерфорд пришел в лабораторию, Марии, естественно, там не было. Восхитившись тем, как исследовательница могла работать в таких спартанских условиях, Резерфорд и его супруга присоединились к праздничному ужину в доме физика Поля Ланжевена по случаю успешной защиты диссертации. Ланжевен был учеником Пьера в Школе промышленной физики и химии и партнером Резерфорда в Кавендише под руководством Дж. Дж. Томсона.

Резерфорд был очень благодарен Марии за присланный образец радия, который был намного активнее, чем его образцы тория, и это позволило внести ясность в поведение различных типов лучей в магнитных полях. Кроме того, в противоположность большинству своих коллег, Резерфорд совершенно не сомневался в интеллектуальных способностях женщин. Иначе не могло и быть, ведь ученый был зятем одной из суфражисток, которые в Новой Зеландии, первыми в мире, добились для женщин избирательного права. Резерфорд высоко ценил работу Марии, его не отталкивали ни ее суровая манера поведения, ни манера одеваться. Неудивительно, что с самого начала между учеными возникла дружба, которая помогала Марии справиться со всеми столкновениями, которые происходили у нее с ближайшим окружением Резерфорда, особенно с химиком Болтвудом.

У всех присутствующих остались приятные воспоминания о вечере, который завершился обычным для Пьера финалом — демонстрацией раствора радия в темноте. Все также обратили внимание на его распухшие и покрасневшие пальцы, которые едва могли удерживать пробирку, — именно из-за этих дрожащих пальцев несколькими днями ранее он и пролил часть содержимого емкости в Королевском институте в Лондоне.

Конец лета был совсем не таким приятным, каким должен был быть после защиты диссертации, потому что здоровье Пьера и Марии было сильно подорвано. В довершение всего или, возможно, вследствие этого недомогания в августе 1903 года после изматывающего велосипедного путешествия Мария на пятом месяце беременности родила девочку, которая, естественно, не выжила. Исследовательница поехала из Парижа в соседнюю деревню, чтобы найти место, где они с Пьером и Ирен провели бы летние каникулы. Эта велосипедная поездка стала просто последней каплей — Мария плохо себя чувствовала с первых месяцев беременности и все это время продолжала работать с концентрированными растворами полония и радия и регулярно получала дозы радиации, опасные для любого человека, а не только для женщины в положении. Вполне возможно, что у исследовательницы была анемия и другие гематологические заболевания. Мария была страстной сторонницей упражнений на свежем воздухе в качестве лекарства от всех недугов, поэтому планировала отпуск в деревне. В целом это был неплохой вариант, поскольку позволил бы ей сделать перерыв в экспериментах, но чрезмерные усилия оказались фатальными для беременности. Преждевременные роды очень сильно повлияли на Марию как физически, так и психологически, так что после этого она несколько месяцев провела вдали от лаборатории, испытывая нехватку сил. Когда в ноябре этого года супруги получили ценную медаль Дэви, вручаемую британским Королевским обществом, Мария не смогла поехать за ней вместе с Пьером.

ВРУЧЕНИЕ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ

В конце 1903 года супруги получили радостное и неожиданное известие: за открытие радиоактивности Шведская академия наук присудила им совместно с Анри Беккерелем Нобелевскую премию по физике. Однако не обошлось без споров. В исходном предложении фигурировали только Пьер Кюри и Анри Беккерель, и тогда Густав Миттаг-Леффлер — влиятельный член Шведской академии и покровитель еще одной женщины-ученого, русского математика Софьи Ковалевской — сообщил об этом Пьеру. Как говорится в книге Радваньи о чете Кюри, Пьер ответил:

При вручении премии возник еще один спорный вопрос: к какой дисциплине относятся работы о радиоактивных телах — физике или химии? Пьер и Анри были физиками, но работа, которую провела Мария, лежала в основном в области химии. Кроме того, совершенные открытия вносили изменения в чисто химические понятия о природе и стабильности элементов. В конце концов, им вручили премию по физике, хотя Академия не исключала вручение в будущем еще одной премии, в области химии.

Награду вручал король Швеции. На торжественном мероприятии присутствовал только Анри Беккерель — супруги Кюри, не склонные к пышным церемониям, сослались на занятость. Академических задач перед ними стояло действительно много, но главной причиной отсутствия Кюри в Стокгольме были проблемы со здоровьем. Пьер страдал от болей в руках и ногах, которые стали такими сильными, что ему было сложно одеваться. Любопытно, что для их смягчения он принимал стрихнин, который, как мы сегодня знаем, является сильным ядом. Мария в это время еще не восстановилась после преждевременных родов.

Однако, хотя Мария и Пьер не поехали в Стокгольм, они произвели фурор во Франции. Беккерель был признанным ученым, а вот молодая пара, которая вела суровую спартанскую жизнь и работала в очень тяжелых условиях, далеких от пышности старинных академических учреждений Франции, была чем-то необычным. Если до этого о Кюри даже в академической среде мало кто знал, то теперь они превратились в кумиров прессы, в модную пару, у которой все хотели взять интервью и о которой желали знать все. Этот ужасный взрыв популярности необратимо изменил жизнь супругов. К тому же общество начало иначе воспринимать эту научную награду, которая до сих пор обсуждалась только среди ученых, но не привлекала внимание публики, больше интересующейся Нобелевскими премиями в области литературы и сохранения мира. Общественное значение Нобелевских премий в научной сфере делится на периоды до и после награждения четы Кюри.

Хотя Мария и Пьер с горечью жаловались на «потерянный» год и на вторжение в личную жизнь, награждение имело и приятные последствия, например в виде новой должности для каждого из них и достойной лаборатории для обоих. Признание их работы престижным иностранным учреждением, которое находилось под покровительством самого короля Швеции, говорило о необычайном ее качестве. С другой стороны, появившиеся в прессе многочисленные фотографии сарая, в котором Кюри проводили большую часть своих экспериментов, говорили об отношении к ним во Франции. Журналист Альфонс Берже, как говорит Сорайя Будиа в своем произведении, посвященном чете Кюри, утверждал: «Для нас, французов, вручение Нобелевской премии чете Кюри — одновременно слава и стыд».

Нет ничего странного в том, что в начале 1904 года для Пьера была создана кафедра физики в Сорбонне, через некоторое время дополненная лабораторией. Возглавила ее Мария, которая наконец-то начала получать материальную компенсацию за свой научный труд. Нужно было получить Нобелевскую премию, чтобы ей стали платить как ученому.

Мария возобновила работу в лаборатории и вернулась к урокам на старинной фарфоровой фабрике мадам Помпадур в Нормальной школе для девушек в Севре. Хотя подготовка к урокам требовала времени, эти занятия, должно быть, помогали восстановиться ее здоровью, поскольку удерживали вдали от лаборатории три дня в неделю. В следующем году Мария снова забеременела, и в этот раз все прошло благополучно. В декабре 1904 года, ровно через месяц после переезда в новую лабораторию в Сорбонне, родилась Ева, прелестная здоровая девочка.

Как и после рождения Ирен, Мария вернулась к работе через несколько месяцев после родов, а Ева осталась на попечении польских кормилиц и дедушки Эжена. Время Марии по-прежнему распределялось между работой в лаборатории и уроками в Севре, где в число ее коллег входил Поль Ланжевен.

Пока супруги Кюри восстанавливали жизненный ритм после получения премии и рождения дочери, Резерфорд продолжал разгадывать загадки атома. В 1904 году он опубликовал трактат «Радиоактивность», в котором были собраны все результаты, полученные в этой области со времени открытия таинственных лучей Беккерелем. Без тщеславия, но и без ложной скромности старый игрок в регби продолжал свою удивительную карьеру.

В июне 1905 года Пьер и Мария достаточно окрепли для того, чтобы поехать в Стокгольм и забрать премию, присужденную им два года назад. А в июле, после ряда обязательных визитов, требуемых для проведения голосования, Пьер Кюри наконец был принят во Французскую академию наук. После получения Нобелевской премии казалось, что финансовые трудности и проблемы признания во французских учреждениях остались позади. Но здоровье Пьера и Марии уже было не вернуть; они оба были без сил, особенно Пьер. Однако он вопреки всему не только продолжал давать уроки в Сорбонне, но и снова взялся за работу в лаборатории. Также в качестве члена академической системы Франции он принимал активное участие в работе ассоциаций, которые намеревались реформировать такие институты изнутри. Пьер хотел положить конец корпоративности, которая закрывала дорогу блестящим исследователям, не получившим образование в престижной школе, как это произошло с ним самим.

Но однажды дождливым весенним днем после завершения собрания ассоциации прогрессивных преподавателей Сорбонны все надежды, иллюзии и разочарования Пьера Кюри были смяты экипажем, перевозившим военное снаряжение. Одно из колес кареты переломило исследователю череп. Произошло это на улице Дофин, рядом с Новым Мостом, 19 апреля 1906 года.

ВДОВА

Через некоторое время после смерти Пьера Мария начала вести дневник, который был опубликован только в конце прошлого века. Первая запись, датированная 30 апреля 1906 года, была посвящена мужу. В дневнике Мария изливала свою боль в бесконечном письме, которое не предназначалось никому из мира живых.

Из-за потери Пьера она чувствовала себя сломленной, но нежелание выносить боль утраты на всеобщее обозрение было еще сильнее, поэтому Мария старалась держаться как прежде, и лишь иногда отчаяние выплескивалось наружу. Однажды это произошло, когда Жак, брат Пьера, приехал из Монпелье на его похороны, в другой раз — в ее комнате, через несколько недель после смерти Пьера, когда Мария решилась открыть пакет с его окровавленной одеждой. Она взяла одежду и начала разрезать ее, а потом вдруг принялась целовать и гладить, пока Броня не забрала вещи и не бросила в огонь. Мария расплакалась в объятиях сестры. С тех пор она закрылась в глубоком молчании и, казалось, превратилась в человека, лишенного чувств. Ласковая и полная жизненных сил женщина словно ушла в могилу вместе с любимой фотографией мужа, которую Мария распорядилась положить к нему в гроб. На ней была изображена «маленькая студентка», снятая на балконе дома Длуских спустя некоторое время после прибытия в Париж.

Исследовательница отказалась от пенсии, которую ей предложило правительство (президент лично пришел выразить соболезнования из-за смерти Пьера), сославшись на то, что она молода и может обеспечивать и себя, и дочерей. Она отказалась и от пышных памятных церемоний, которые организовали те, кто столько раз поворачивался к Пьеру спиной, пока он был жив. Она отвергла денежные сборы, которые с самыми добрыми намерениями организовали товарищи Пьера. Она отказалась от смеха, отказалась от радости. Она отвергла дочерей, которые слишком напоминали ей мужа, и в течение нескольких лет была не в состоянии упоминать о нем в их присутствии.

Дедушке Эжену пришлось не только занять место умершего отца, но и дарить своим внучкам родительскую нежность, поскольку сама мать, казалось, превратилась в ледяную статую. Мария оставила свой дом на бульваре Келлерман, где они жили с Пьером в последние годы, и переехала в деревню в Со, где жил Пьер, когда они познакомились, — так можно было ходить на его могилу. В деревне она обосновалась с дедушкой Эженом, девочками и польскими кормилицами. Изредка она заходила в лабораторию, где еще чувствовалось присутствие Пьера, и это давало ей хоть какое-то утешение. Несмотря на всю боль Мария погрузилась в работу. Через две недели она уже отвечала на на учную корреспонденцию, через месяц — вернулась к экспериментам, и снова в ее тетради появились вереницы бесконечных чисел с результатами измерений.

Единственное, от чего Мария не отказалась, так это от предложения, которое по настоянию друзей Пьера и коллег-ученых ей сделала Сорбонна, — занять должность мужа. Первого мая 1906 года она была назначена ответственным за курс преподавателем на кафедре, созданной для Пьера, с зарплатой 10 тысяч франков в год и дополнительным финансированием для продолжения исследований. Крещение огнем состоялось 5 ноября 1906 года, когда в 13.30 она начала свое первое занятие в маленьком амфитеатре в Сорбонне. Он был полон разношерстной публики, включая дам из высшего общества в огромных шляпах, журналистов, скрывающихся под видом зевак, учеников Марии из Нормальной школы в Севре, преподавателей университета, коллег по лаборатории и даже некоторых школьников. Она никак не выдала своих эмоций и говорила о Пьере только как об ученом, который внес значительный вклад в тему, являющуюся предметом ее исследований. Когда занятие закончилось и в амфитеатре раздались аплодисменты, она ушла так же тихо, как и вошла.