Wkrótce premiera!

Jeśli przyjrzymy się losom kobiet – naukowców w tamtych czasach, to okaże się, że zawsze musiały mieć wsparcie mężczyzny: ojca, męża, brata, profesora

Hélène Langevin-Joliot.

O kilku miesięcy Wydawnictwo Po Godzinach intensywnie pracuje nad redakcją oraz korektą nowej książki Tomasza Pospiesznego poświęconej 10 kobietom, które zasłużyły na Nagrodę Nobla.

Kobietom, które albo zdobyły samodzielne i znaczące miejsce w dziejach nauk ścisłych (np. Maria Skłodowska-Curie i jej córka Irène Joliot-Curie), albo odegrały ważną rolę w życiu i działalności swoich partnerów – wybitnych uczonych (np. Mileva, żona Alberta Einsteina).
Jedne są bardziej znane, inne mniej. Obok Marii Skłodowskiej-Curie, Irène Joliot-Curie i Milevy Einstein są to: Clara Immerwahr-Haber, Harriet Brooks, Lise Meitner, Marietta Blau, Ida Tacke-Noddack, Maria Goeppert-Mayer oraz Chien-Shiung Wu.

Premiera książki „Pasja & geniusz. Kobiety, które zasłużyły na Nagrodę Nobla” już w maju!

Patronat nad publikacją objęły:
Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie
Polska Sieć Kobiet Nauki/Polish Women Scientists Network
Piękniejsza Strona Nauki
Foton 

Wydawnictwo Naukowe Sub Lupa

Stefania Horovitz i tajemnica izotopów

Portret Stefanii Horowitz, prawdopodobnie namalowany przez ojca, b.d., [za:] https://www.geni.com/people/Stefania-Horowitz/6000000009579527822, dostęp z 17 lutego 2018
Odkrycie polonu i radu w 1898 roku przez Marię Skłodowską-Curie spowodowało prawdziwą lawinę odkryć kolejnych nowych pierwiastków. Profesor Józef Hurwic przedstawił to chyba najtrafniej:

Na początku drugiego dziesięciolecia naszego wieku znano około trzydziestu różnych substancji promieniotwórczych, które uważano za odrębne pierwiastki chemiczne, w układzie okresowym zaś między ołowiem i uranem było tylko kilka miejsc nie obsadzonych. Wydawało się więc, że prawo okresowości nie stosuje się do substancji promieniotwórczych. Ich zespół stanowił istną dżunglę.

Tajemnica Natury została wyjaśniona przez Fredericka Soddy’ego w 1913 roku. Uczony zauważył, że jeden pierwiastek chemiczny może mieć kilka odmian różniących się masą atomową. W prestiżowym czasopiśmie „Nature” napisał – Są one [pierwiastki] identyczne pod względem chemicznym, a także fizycznym, z wyjątkiem kilku właściwości zależących wprost od masy atomowej. Ponieważ właściwości chemiczne izotopów są takie same, można je jedynie rozdzielić metodami fizycznymi. Dzięki koncepcji Soddy’ego liczba odkrytych pierwiastków promieniotwórczych nagle zmalała i w układzie okresowym pozostały tylko polon (84Po), radon (86Rn), rad (88Ra), aktyn (89Ac), tor (90Th) i uran (92U). Osiem innych „różnych pierwiastków” (izotopów) tak naprawdę było odmianami umiejscowionych już w układzie okresowym czterech pierwiastków. W tej niezwykłej łamigłówce istotną rolę odegrała uczona urodzona w Warszawie – Stefania Horovitz. Była ona trzecią kobietą z Polski, która po Marii Skłodowskiej-Curie i Alicji Dorabialskiej odegrała istotną rolę w nauce o promieniotwórczości.

Leopold Horovitz, Autoportret, 1915, Domena Publiczna

Stefania Renata Horovitz urodziła się 17 kwietnia 1887 roku w Warszawie. Jej ojciec, Leopold Horovitz (1838–1917), był znanym i cenionym artystą skupionym wokół dworu cesarza Józefa I. Leopold słynął ze zdolności do malowania portretów. W 1873 roku w Wiedniu na międzynarodowej wystawie zdobył złoty metal za jeden ze swoich obrazów. Apogeum jego sławy przypadło na 1896 rok, kiedy został poproszony o namalowanie portretu cesarza Franciszka Józefa I. Dzięki tak szybko rozwijającej się karierze jego rodzina nie narzekała na niedostatki. Mniej więcej w tym samym czasie Leopold wraz z żoną Rozą z Londonów (1853–1920) oraz dziećmi Jerzym (1875–1948), Zofią (1877–1941), Arminem (1880–1965), Janiną (1882–1941) i najmłodszą Stefanią przenieśli się do Wiednia. Stefania pobierała nauki w domu. Nauka była jednak na najwyższym możliwym poziomie. W 1907 roku zainteresowała się chemią i zapisała na Wydział Filozoficzny Uniwersytetu Wiedeńskiego. Sukcesy przychodziły stosunkowo łatwo i już w 1914 roku ukończyła studia doktoranckie specjalizując się w chemii organicznej. Promotorem dysertacji był znany chemik organik profesor Guido Goldschmiedt (1850–1915). Do jego największych osiągnięć naukowych należało między innymi określenie struktury kilku związków pochodzenia naturalnego, w tym papaweryny i kwasu elagowego. Praca Horowitz dotyczyła przegrupowania chinonu pod wpływem kwasu siarkowego. Dysertacja została oceniona bardzo dobrze, a jej wynik opublikowano w dwóch pracach naukowych. Po obronie pracy doktorskiej Stefania zwróciła uwagę na chemię jądrową.

Otto Hönigschmid, przed 1921, [za:] https://badw.de/en/community-of-scholars/deceased.html?tx_badwdb_badwperson%5Bper_id%5D=1374&_badwdb_badwperson%5BpartialType%5D=BADWPersonDetailsPartial&tx_badwdb_badwperson%5BmemberType%5D=&tx_badwdb_badwperson%5Baction%5D=show&tx_badwdb_badwperson%5Bcontroller%5D=BADWPerson, dostęp z 17 lutego 2018
Pod koniec 1913 lub na początku 1914 roku rozpoczęła pracę w Instytucie Radowym w Wiedniu pod kierunkiem Ottona Hönigschmida (1878–1945). W latach 1904–1906 uczony pracował w laboratorium odkrywcy fluoru Henriego Moissana w Paryżu, a później u Theodore’a Richardsa na Uniwersytecie Harvarda. Uczony specjalizował się w badaniach węglików, krzemianów i pomiarach masy atomowej. Według opinii Kazimierza Fajansa był on mistrzem w oznaczaniu mas atomowych. Horovitz została jego protegowaną prawdopodobnie na prośbę Goldschmiedta, który był nauczycielem Hönigschmida. Co niezwykle istotne Hönigschmid miał pozytywne nastawienie do kobiet studiujących i zajmujących się nauką.

Historia rozpoczęcia ich współpracy jest niezwykła. Hönigschmid poszukując współpracownika zwrócił się z prośbą do przebywającej w Berlinie Lise Meitner, czy nie zna kogoś w Wiedniu kto kwalifikowałby się do pomocy w jego projekcie związanym z określaniem masy atomowej pierwiastków. Dzięki jej rekomendacji poznał Stefanię. Meitner i Horovitz najprawdopodobniej spotkały się w 1907 roku. Kilka miesięcy później napisał do Meitner: Przesyłam Ci pozdrowienia od panny Horovitz, która nie wierzy, że ją pamiętasz. Właśnie się z nią o to spieram. Od czerwca 1914 roku Horovitz i Hönigschmid rozpoczęli ścisłą współpracę. Otto Hönigschmid napisał do Lise Meitner – Z panną Horovitz pracujemy jak dobrzy koledzy. W tę piękną niedzielę nadal siedzimy w laboratorium od godziny szóstej. Uczeni zajęli się izolowaniem i oczyszczaniem ołowiu ze 100 kilogramów z siarczanu ołowiu pozyskanego z materiałów z Jachimowa. Praca ta była niezwykle czasochłonna i skrupulatna. Wszystkie ważone substancje musiały być izolowane w stanie czystym, a eksperymentator powinien być w stanie określić nawet najmniejszą ilość substancji, która może zostać utracona podczas eksperymentu ilościowego. Wkrótce stwierdzili, że masa atomowa ołowiu powstającego w szeregu uranowo-radowym wynosiła 206,73. Wykazali tym samym, że ołów z rozpadu jest lżejszy niż „zwykły” ołów (207,21). 23 maja 1914 roku Hönigschmid zaprezentował wyniki na kongresie Bunsena w Lipsku. Pracę wysłali także do „Monatshefte für Chemie”, a później także do „Comptes Rendus”. Uczeni wspólnie wykazali także, że odkryty przez Boltwooda i Hahna w 1906 roku pierwiastek jon to de facto izotop toru-230. Było to niezwykle ważne spostrzeżenie, bowiem wykazało, że jon i tor-230 mają takie same właściwości spektroskopowe i chemiczne, a jedyną różnicą jest ich masa atomowa. W jednym eksperymencie Horovitz podważyła istnienie pierwiastka i znalazła drugi dowód na istnienie izotopów.

Stefania Horowitz w Instytucie Radowym w Wiedniu, listopad 1915, [za:] M. Retenzi, Trafficking Materials and Gendered Experimental Practices. Radium Research in Early 20th Century Viena, http://www.gutenberg-e.org/rentetzi/index.html, dostęp z 17 lutego 2019
Ze współpracy Stefanii i Ottona wynika, że Horovitz była dojrzałym naukowcem i bliskim współpracownikiem swojego mentora. Potrafiła wyciągać słuszne wnioski z przeprowadzonych eksperymentów, często sama inicjowała prace nad nurtującym ją problemem. W 1914 roku Hönigschmid w liście do Meitner pisał: Teraz izolujemy ołów z czystej smółki z Jachimowa… Mamy nadzieję, że w ciągu najbliższych dwóch tygodni przed świętami przeanalizujemy te przygotowane [próbki] ołowiu… W 1922 roku w wykładzie noblowskim Frederick Soddy również podkreślił udział Stefanii Horovitz w pracach nad izotopami. Powiedział między innymi – Jednocześnie prace nad ołowiem z minerałów uranowych były prowadzone przez T. W. Richardsa i jego studentów na Harvardzie, a także przez Hönigschmida i Mlle. Horovitz, którzy podali prawidłowe wartości [masy atomowej ołowiu]. Historyk nauki Lawrence Badash podkreślił, że Hönigschmid i Horovitz przedstawili najbardziej przekonujące dowody potwierdzające istnienia izotopów, a ich prace eksperymentalne potwierdziły jednocześnie pracę wykonaną w trzech innych laboratoriach.

Niestety pod koniec pierwszej wojny światowej współpraca uczonych została przerwana. Hönigschmid przyjął etat na Uniwersytecie w Monachium i opuścił Wiedeń. Z niejasnych dziś powodów Horovitz opuściła Wiedeń i na krótki czas porzuciła karierę naukową. Według opinii członków rodziny chciała pocieszyć matkę po śmierci ojca i w 1917 roku wróciła do Warszawy. Siedem lat później, w 1924 roku wróciła do Wiednia i zafascynowała się psychologią adlerowską. Wspólnie z Alice Friedman zaczęła organizować dom zastępczy dla dzieci z trudnościami w nauce. W 1937 roku, prawdopodobnie z powodów politycznych, Horovitz opuściła Wiedeń i po raz kolejny przeprowadziła się do Warszawy. Wybitny polski radiochemik Kazimierz Fajans w liście do Elisabeth Rona (jedna z uczonych pracujących w Instytucie Radowym w Wiedniu) pisał:

Prawdopodobnie nie otrzymałaś z Wiednia żadnych informacji o losie dr Stefanii Horovitz. Dowiedziałem się o tym od wspólnego krewnego z Warszawy. Stefania przeprowadziła się tam [do Warszawy] po I wojnie światowej i po tym jak jej rodzice zmarli w Wiedniu, aby dołączyć do swojej zamężnej siostry [Zofii Natanson]. Nie była aktywna w chemii, a obie [siostry] zostały zlikwidowane przez nazistów w 1940 roku.

Kiedy Warszawa została okupowana przez nazistów, Horovitz i jej siostra miały szansę ucieczki z getta. Jednak w obawie przed prześladowaniem ukrywających się Żydów obie zdecydowała się udać na Umschlagplatz. Były wśród tysięcy Żydów, którzy zostali przetransportowani do obozu zagłady w Treblince. Obie zginęły. Ich losy są nieznane.

Pod koniec drugiej wojny światowej 14 października 1945 roku pod nazistowską administracją, z którą się nie zgadzali, Otto Hönigschmid wraz z żoną popełnili samobójstwo.

Reszta jest milczeniem…

 

Zalecana literatura:

  1. F. Rayner-Cnaham, G. W. Rayner-Canham, Stefanie Horovitz: A Crucial Role in the Discovery of Isotopes, [w]: A Devotion to Their Science: Pioneer Women of Radioactivity, red.: M. F. Rayner-Cnaham, G. W. Rayner-Canham, McGill-Queen’s University Press, Québec, 1997.
  2. M. Rentetzi, Stephanie Horovitz (1887–1942), [w]: European Women in Chemistry, red.: J. Apotheker, L. S. Sarkadi, Wiley, Verlag, 2011, str. 75–79.
  3. M. Rayner-Canham, G. Rayner-Canham, Stefanie Horovitz, Ellen Gleditsch, Ada Hitchins, and the Discovery of Isotopes, Bulletin for the History of Chemistry, 25(2), 2000, str. 103–108.
  4. B. Van Tiggelen, A. Lykknes, Celebrate the Women Behind the Periodic Table, Nature, 565, 2019, str. 559–561.

 

 

Katowice szlakiem Marii Goeppert-Mayer

Mural na ścianie rektoratu Uniwersytetu Śląskiego w hołdzie Marii Goeppert-Meyer, zaprojektowany został przez Grupę The Krasnals, a wykonany przez Wakeuptime w 2014 roku

Zwiedzaliśmy Katowice śladami Marii Goeppert-Mayer – Noblistki, która urodziła się w 1906 roku właśnie w tym mieście. Na budynku Rektoratu Uniwersytetu Śląskiego od 2014 roku widnieje mural zatytułowany „Tańcząca z atomami”.

Nasza zaprzyjaźniona nauczycielka – Pani Bożena Kubiak, która nas do Katowic zaprosiła – zorganizowała event geocachingowy poświęcony Marii Goeppert-Mayer zatytułowany JEJ MARIA ​. To już drugie spotkanie z tej serii – poświęcone genialnym kobietom-naukowcom – i z niecierpliwością czekamy na kolejne!

Eventowi towarzyszył wykład o Marii Goeppert-Mayer

Sali użyczyła nam Parafia Ewangelicko-Augsburska Zmartwychwstania Pańskiego – dziękujemy!

Drugi dzień naszego pobytu w Katowicach rozpoczęliśmy od spotkania z uczestnikami IX Regionalnego Konkursu im. Marii Goeppert-Mayer i wykładu dra hab. Tomasza Pospiesznego zatytułowanego „Pasja i geniusz” w ZSO nr 1 im. Mikołaja Kopernika w Katowicach.

Następnym przystankiem był Główny Instytut Górnictwa i Centrum Radiometrii Środowiskowej im. Marii Goeppert-Mayer, które zwiedziliśmy z laureatami konkursu.

 

Kawiarnia Fotograficzna Katowice gościła nas wieczorem na czytaniu sztuki Ewy Mikuły „Zrób sobie mural” – inspirowanej życiem Noblistki.


Serdecznie dziękujemy wszystkim zaangażowanym w naszą katowicką wyprawę szlakiem miejsc związanych z Marią Goeppert-Mayer. Szczególne podziękowania składamy Pani Bożenie Kubiak – anglistce z I LO w Katowicach – dzięki której osobistemu zaangażowaniu Noblistka z Katowic jest przywracana lokalnej pamięci.

Do trzech razy sztuka – wyścig Ireny Joliot-Curie po Nagrodę Nobla

Irena Joliot-Curie, b.d., Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie

Im dalej eksperyment jest od teorii, tym bliżej Nagrody Nobla.

Irena Joliot-Curie

 

Irena w Instytucie Radowym w Paryżu, 1942, reprodukcja pocztówki z Musée des artes et métiers

Odkrywca neutronu sir James Chadwick powiedział o niej:

Urodziła się w czasach tworzenia nauki o radioaktywności, gdy jej rodzice dokonywali wielkich odkryć, dorastała z radioaktywnością, a całe życie zawodowe poświęciła jej badaniu. Nosiła zaszczytne imię, do którego dodała blasku poprzez wielki wkład o dużej doniosłości w zakresie promieniotwórczości oraz rozwoju fizyki jądrowej… W ciągu tych lat kontynuowała i opublikowała prace nad różnymi aspektami promieniotwórczości, jednocześnie jej zapał do badań naukowych był taki, że ani obowiązki administracyjne, ani też pogarszający się stan zdrowia nie mógł powstrzymać jej z dala od laboratorium. Jej rodzice mieli zarówno silne osobowości jak i niezależne umysły i Madame Joliot-Curie odziedziczyła wiele cech z ich charakterów, jak również ich naukowy geniusz. Miała silną osobowość, była naturalna, bezpośrednia i samowystarczalna.

Irena Joliot-Curie dała się poznać jako genialna uczona, która potrafiła dumnie nosić nazwisko rodziców. Warto pamiętać, że jej prace doprowadziły do odkrycia neutronu, pozytonu (dodatniego elektronu), a także przeprowadziła reakcję rozszczepienia jądra atomowego. W 1935 roku, jako druga kobieta w historii, otrzymała Nagrodę Nobla z chemii za prace nad syntezą nowych pierwiastków promieniotwórczych. Sądzę, że mogła otrzymać kolejną Nagrodę Nobla, na którą z pewnością zasługiwała…

Lekcja pierwsza

Fryderk i Irena Joliot-Curie, 1936, NAC sygn. 1-E-3967

Historia wyścigu Ireny Joliot-Curie po Nagrodę Nobla rozpoczyna się w 1928 roku, kiedy Walther Bothe zapoczątkował bombardowanie pierwiastków lekkich cząstkami alfa. Uczony wraz ze swoim studentem Herbertem Beckerem zauważyli, że w wyniku bombardowania cząstkami alfa atomów boru, magnezu lub glinu, następuje emisja wysokoenergetycznego promieniowania gamma, co było zgodne z przewidywaniami. Niespodziewanie jednak zaobserwowali emisję promieniowania gamma emitowanego przez bombardowane atomy litu i berylu. Było to zaskakujące, bowiem atomy tych pierwiastków były zbyt małe, ażeby pod wpływem cząstek alfa mogły ulec rozbiciu. W komunikacie stwierdzili, że promieniowanie emitowane przez bombardowane cząstkami alfa atomy berylu ma większą energię niż cząstki alfa oraz że podczas reakcji nie następowała emisja protonów, a nadmiar energii promieniowania gamma pochodzi z rozpadu jądra. Badanie niemieckich uczonych zaintrygowały Irenę i jej męża Fryderyka Joliot-Curie. Uczona wspominała po latach – dysponowanie wielką ilością polonu pozwoliło Fryderykowi Joliot i mnie wykonać badania, które doprowadziły do odkrycia neutronu i sztucznej promieniotwórczości.

Irena w grudniu 1931 roku na posiedzeniu Francuskiej Akademii Nauk ogłosiła, że w wyniku przeprowadzonych eksperymentów może stwierdzić, iż energia badanego promieniowania jest aż trzykrotnie wyższa niż energia bombardujących cząstek alfa. Natomiast przepuszczając promieniowanie berylowe przez parafinę i celofan zauważyła, że wybija ono protony (atomy wodoru pozbawione elektronu). Było to niezwykle dziwne, bowiem promieniowanie berylowe zderzało się z jądrami atomowymi wodoru, tak jak dwie kule bilardowe! Mogło ono działać na maleńkie i lekkie elektrony, ale nie na protony. 18 stycznia 1932 roku małżonkowie Joliot-Curie opublikowali artykuł Emisja protonów o dużej prędkości z zawierającego wodór materiału napromieniowanego bardzo przenikliwym promieniowaniem gamma. W pracy zgodzili się z Niemcami, że promieniowanie berylowe pomimo ogromnej przenikliwości jest wysokoenergetycznym promieniowaniem gamma.

Irena i Fryderyk w swoim laboratorium w Paryżu, grudzień 1932, NAC sygn. 1-E-3968

Kiedy pracujący w Laboratorium Cavendisha na Uniwersytecie Cambridge James Chadwick przeczytał ich doniesienia, nie uwierzył w wyniki uzyskane w paryskim laboratorium. Chadwick zreferował prace Ireny Ernestowi Rutherfordowi. Po latach uczony pisał: Gdy opowiedziałem mu o obserwacjach Curie-Joliot i ich poglądach na ten temat, dostrzegłem jego rosnące zdziwienie, wreszcie wybuchnął: »Nie wierzę w to«. […] Oczywiście, Rutherford zgodził się, że należy wierzyć obserwacjom, ale wyjaśnienie to zupełnie inna sprawa. Kilka lat wcześniej Rutherford w słynnym Wykładzie Bakeriańskim przewidywał istnienie cząstki o masie zbliżonej do protonu, jednak pozbawionej ładunku. Irena i Fred nie zapoznali się z treścią wykładu. Siostrzeniec Lise Meitner, Otto Rober Frisch pisał:

Powiedziano mi, że Rutherford później spotkał Joliota i zapytał go: »Nie zdajesz sobie sprawy, że miałeś w ręce neutrony, które omawiałem w moim wykładzie Bakeriańskim w 1920 roku?« Joliot odpowiedział: »Nigdy nie czytałem tego wykładu; myślałem, że to będzie zwykły pokaz krasomówstwa, a nie nowych pomysłów«.

 

James Chadwick (1891–1974), [za:] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1935/chadwick/biographical/

James Chadwick rozpoczął eksperymenty 7 lutego 1932 roku. Zacząłem bez żadnych zbędnych założeń, choć oczywiście myślałem o neutronie. Byłem prawie pewien, że obserwacji Curie-Joliot nie da się wyjaśnić, odwołując się do czegoś w rodzaju zjawiska Comptona […] – wspominał. Uczony potwierdził wyniki francuskich kolegów, ale zmodyfikował ich eksperymenty. Zamiast parafiny i celofanu, promieniowanie berylowe kierował na płytki z litu, berylu, boru czy węgla. W każdym przypadku po zderzeniu promieniowania z folią, Chadwick obserwował emisję protonów. Wniosek nasuwał się sam: promieniowanie berylowe nie mogło mieć natury fali elektromagnetycznej lecz cząstki pozbawionej ładunku! 17 lutego 1932 roku James Chadwick przedstawił wyniki eksperymentów w „Nature” w artykule Możliwe istnienie neutronu. W kolejnym artykule zatytułowanym Istnienie neutronu już bez wątpliwości opisał nową cząstkę elementarną. To właśnie za to odkrycie James Chadwick otrzymał w 1935 roku Nagrodę Nobla z fizyki.

 

 

Lekcja druga

Teraz małżonkowie Joliot-Curie mając doskonały pocisk w ręku rozpoczęli prace z i nad neutronem. Bombardowali nim różne substancje, a wyniki zderzeń rejestrowali na fotografiach wykonywanych w komorze Wilsona. Na jednej z nich ujrzeli tor ruchu elektronu zakrzywiony w kierunku bieguna ujemnego pola magnetycznego zamiast do dodatniego. W kwietniu 1932 roku napisali, że kilka elektronów przechodzących przez komorę Wilsona, zostawiało ślady mające taki sam wygląd jak tory elektronów, tyle że wykazywały przeciwne krzywizny względem pozostałych. W miedzy czasie postanowili poradzić się Rutherforda i Bohra. Jednak jak się wydaje pierwszy z nich dyplomatycznie uchylił się od odpowiedzi, drugi zaś nie do końca umiał wyjaśnić dziwne zachowanie elektronów. Tymczasem młody fizyk z Kalifornijskiego Instytut Technologicznego Carl David Anderson badając za pomocą komory Wilsona umieszczonej w bardzo silnym polu magnetycznym promieniowanie kosmiczne spostrzegł nietypowy tor ruchu cząstek – ślad o długości pięciu centymetrów, przypominający włos, zakrzywiony w kierunku

Irena i Fryderyk, ok. 1937, NAC sygn. 1-E-3965

ujemnego bieguna magnesu. Co ciekawe wykonał 1300 fotografii, a jedynie na 15 zaobserwował dziwne krzywizny. Anderson w „Science” napisał, że konieczne wydaje się powołanie do życia dodatnio naładowanej cząstki o masie porównywalnej do

elektronu. Badacz odkrył pozyton czyli dodatni elektron. Córka Ireny i Fryderyka Helena Langevin-Joliot wspomina, że istnienie pozytonów wkrótce zostało potwierdzone nie tylko w promieniowaniu kosmicznym. Kilku fizyków, zwłaszcza Joliot-Curie, pamiętało dziwne trajektorie elektronów, przypisywane do elektronów […] odbijających się od ścian komory mglistej.

 

Irena i Fred po zapoznaniu się z praca Andersona wrócili do laboratorium, powtórzyli jego eksperymenty i na jednym ze zdjęć spostrzegli dwa tory: jeden odgięty w kierunku bieguna dodatniego i drugi do ujemnego. Odkryli tworzenie się pary pozyton–elektron. Powstawanie pary antycząstka–cząstka jest możliwe dzięki kwantom promieniowania gamma o wystarczająco dużej energii. Uczeni napisali: mamy tu po raz pierwszy do czynienia z przekształcaniem promieniowania elektromagnetycznego w materię. […] gdy foton gamma o wysokiej energii napotka ciężkie jądro, to w następstwie kolizji jest przekształcany w dwa elektrony o przeciwnych znakach. Maria Skłodowska-Curie zasugerował im, aby zjawisko nazwali materializacją elektronów. Niestety było to za mało na Nagrodę Nobla. Carl David Anderson za odkrycie pozytonu otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki w 1936 roku. Wówczas Irena i Fryderyk Joliot-Curie od roku będą już laureatami tej prestiżowej nagrody.

Lekcja trzecia

Lise Meitner w laboratorium, ok. 1930, Archiv der Max-Planc-Gesellschaft, Berlin

W dniach 22–29 października 1933 roku w Brukseli odbyła się siódma konferencja Solvaya Struktura i właściwości jądra atomowego. Poza Marią Curie zaproszono także Lise Meitner i Irenę Joliot-Curie. Małżonkowie Joliot zreferowali wyniki eksperymentów polegających na bombardowaniu cząstkami alfa wysyłanymi z polonu różnych pierwiastków w tym aluminium, fluoru oraz sodu. Według uczonych powinny powstać odpowiednio izotopy: fosforu, sodu oraz glinu. Tymczasem w reakcji glinu z cząstkami alfa powstawał stabilny izotop krzemu, a w komorze Wilsona obok śladów neutronów pojawiły się ślady pozytonów. Podczas wystąpienia zatytułowanego Promieniowanie przenikliwe z atomów bombardowanych cząstkami alfa Fred opowiedział o badaniach nad neutronem, pozytonem oraz omówił eksperymenty i zdjęcia z komory Wilsona. Skomentował także najnowsze wyniki badań związane z bombardowaniem glinu i emisją neutronów oraz pozytonów. Eksperymenty małżonków skrytykowała m. in. Lise Meitner, która twierdziła, że w podobnych badaniach nie zaobserwowała obecności neutronów. Debiut na międzynarodowej scenie fizyki jądrowej był dla Joliotów dramatyczny. Fred wspominał:

Podana przez nas wiadomość wywołała żywą dyskusję. Panna Meitner oświadczyła, że robiła analogiczne doświadczenia, lecz nie uzyskała takich samych wyników. W końcu znaczna większość obecnych na zjeździe fizyków nabrała przekonania, że nasze doświadczenia nie były ścisłe. Wyszliśmy z posiedzenia z bardzo przykrym uczuciem. Wówczas przystąpił do nas profesor Bohr i biorąc moją żonę i mnie na bok, oświadczył, że uważa nasze wyniki za bardzo ważne. Wkrótce potem także Pauli zwrócił się do nas z kilku słowami otuchy.

VII Konferencja Slovayowska w Brukseli, październik 1933, Domena Publiczna

Po zakończeniu konferencji Lise Meitner w Berlinie oraz Joliot-Curie w Paryżu powtórzyli eksperymenty. Okazało się, że to Irena i Fred mieli rację! Lise należy oddać honor, gdyż napisała do Paryża i przyznała, że podczas obrad w Brukseli nie miała racji.

Irena i Fryderyk Joliot-Curie wykonali doświadczenia, w których postanowili wykazać, że neutrony i pozytony powstają w wyniku bombardowania atomów glinu cząstkami alfa o bardzo dużej energii emitowanymi przez polon. Kiedy odcięli źródło promieniowania (polon) ze zdziwieniem zauważyli, że aluminium nadal emitowało pozytony, które widzieli w komorze Wilsona i rejestrowali licznikiem Geigera. Aluminium stało się radioaktywne! Powtórzyli eksperyment, sprawdzili liczniki. Aluminium było radioaktywne! Po bombardowaniu tarczy cząstkami alfa i odłączeniu ich źródła materiał stawał się radioaktywny. Irena i Fryderyk Joliot-Curie odkryli sztuczną radioaktywność! Fred wspominał:

Nigdy nie zapomnę, jak wielka ogarnęła ją radość, gdy razem z Ireną pokazaliśmy jej w małej szklanej probówce pierwszy sztuczny pierwiastek promieniotwórczy. Ciągle mam przed oczami, jak ujmuje w swoje palce (które były spalone od radu) tę małą próbówkę zawierającą ów promieniotwórczy pierwiastek, którego aktywność wciąż jeszcze była bardzo mała. Aby zweryfikować to, co jej powiedzieliśmy, przysunęła probówkę w pobliże licznika Geigera-Műllera. Usłyszała jak wskaźnik licznika postukuje z dużą prędkością. Była to bez wątpienia jedna z najszczęśliwszych chwil w jej życiu. W kilka miesięcy później Maria Curie zmarła na białaczkę.

Po około dwóch i pół minutach natężenie promieniowania emitowanego przez pierwiastek umieszczony w probówce spadło o połowę. Podczas bombardowania aluminium cząstkami alfa powstał promieniotwórczy, nie występujący w przyrodzie izotop fosforu-30 i neutron. Fosfor-30 jako nietrwały izotop emitował z jądra pozyton (dodatni elektron) i przekształcał się w stabilny izotop krzemu-30. Cała trudność polegała na dowiedzeniu, że w trakcje reakcji jądrowej powstawał fosfor. Tego dowodu dostarczyła Irena.

Najpierw pokryła folię aluminiową niewielką ilością naturalnie występującego fosforu (naturalnie występujący izotop fosforu ma takie same właściwości chemiczne jak powstający radioaktywny izotop – nie można więc ich rozróżnić chemicznie, a jedynie metodami fizycznymi), a następnie bombardowała ją cząstkami alfa. Później uczona umieściła folię w szczelnie zamkniętym naczyniu wypełnionym kwasem solnym. Glin przereagował z kwasem, a powstający w czasie reakcji wodór reagował z fosforem tworząc lotną fosfinę, która przechodziła do cienkiej szklanej rurki. Gaz zbierał się w odwróconej do góry dnem próbówce wypychając z niej wodę. Kiedy Irena przyłożyła do probówki licznik Geigera, usłyszała charakterystyczny trzask. Fryderyk Joliot powiedział – Spóźniliśmy się z neutronem, spóźniliśmy się z pozytonem, ale tym razem zdążyliśmy. W ciągu kilku kolejnych dni Irena i Fryderyk powtórzyli doświadczenie bombardując cząstkami alfa folię z boru i magnezu otrzymując odpowiednio izotopy azotu-13 i krzemu-27. Azot-13 po czternastu minutach przekształcał się w izotop węgla-13, a krzem-27 po dwóch i pół minutach w izotop glinu-27.

Irena Joliot-Curie odbiera Nagrodę Nobla z rąk króla Szwecji Gustawa V, 11 grudnia 1935, NAC sygn. 1-E-3969

15 stycznia 1934 roku na posiedzeniu Académie des Sciences, Jean Perrin zaprezentował komunikat Ireny i Fryderyka Nowy typ radioaktywności. 29 stycznia ukazała się kolejna praca ich autorstwa Chemiczna separacja nowych pierwiastków emitujących pozytony. 10 lutego w numerze „Nature” Joliot-Curie opublikowali kolejną pracę Sztuczna produkcja nowego rodzaju radiopierwiastków. Irena wspominała:

Odkrycie sztucznej promieniotwórczości […] otworzyło przed nauką o promieniotwórczości nowe perspektywy. Obecnie znamy setki sztucznych radiopierwiastków, wytwarzanych przez przemiany atomów trwałych lub słabo promieniotwórczych, a badania większości z nich są zaledwie rozpoczęte. Środkami działania nowej dziedziny nauki były początkowo promieniowanie naturalnych pierwiastków promieniotwórczych oraz cząstki sztucznie przyspieszone w rurach wysokiego napięcia lub za pomocą cyklotronu.

W grudniu 1935 roku Irena i Fryderyk Joliot-Curie pojechali do Sztokholmu odebrać Nagrodę Nobla z chemii. Irena została drugą kobietą wyróżnioną tą nagrodą. Powtórzyła sukces swojej wybitnej matki. Za kilka lat miała okazję otrzymać kolejną nagrodę…

 

 

 

Bibliografia

[1] T. Pospieszny, Radowa księżniczka. Historia Ireny Joliot-Curie, Novae Res, Gdynia, 2017.

[2] R. McKown, She lived for science. Irène Joliot-Curie, Macmillan & Co Ltd., London, 1962.

[3] F. Joliot, I. Curie, Artificial Production of a New Kind of Radio-Element, „Nature”, 1934, nr 133, ss. 201–202.

[4] I. Joliot-Curie, Nobel Lecture: Artificial Production of Radioactive Elements. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web.; http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1935/joliot-curie-lecture.html.

[5] W. Conkling, Radioactive! How Irène Curie & Lise Meitner revolutionized science and changed the world, Algonquin Young Readers, USA, 2016.

[6] E. T. Crossfield, Irène Joliot-Curie: Following in Her Motherʼs Footsteps, [w]: A Devotion to Their Science: Pioneer Women of Radioactivity, red.: M. F. Rayner-Cnaham.

[7] P. Biquard, Frédéric Joliot-Curie – The Man and his Theories, Souvenir Press, London 1965.

[8] J. Chadwick, Possible Existence of a Neutron, „Nature”, 1932, nr 129, s. 312.

[9] J. Chadwick, The Existence of a Neutron, „Proceedings of the Royal Society of London”, 1932, A136, ss. 692–708.

[10] C. D. Anderson, The Apparent Existence of Easily Detectable Positives, „Science”, 1932, nr 76, ss. 238–239.

[11] C. D. Anderson, The Positive Electron, „Phisical Review”, 1933

Szczecin — Piękniejsza Strona Nauki dla uczniów z województwa zachodniopomorskiego

…młodzi ludzie, którzy mają niezwykle chłonny umysł mogą wyciągnąć dużo informacji z życia Marii Skłodowskiej-Curie i przede wszystkim poznać fizykę i chemię, które nie są trudne, a niezwykle fascynujące…

(Tomasz Pospieszny)

 

Dzięki patronatowi na działania edukacyjne związane z projektem Piękniejsza Strona Nauki, udzielonemu Ewelinie Wajs przez zachodniopomorskiego kuratora oświaty Panią Magdalenę Zarębską-Kuleszę, spędziliśmy dwa dni w I Liceum Ogólnokształcącym im. Marii Skłodowskiej-Curie w Szczecinie. W zabytkowej auli I LO spotkaliśmy się z ponad 800 uczniami szkół gimnazjalnych i średnich z terenu województwa zachodniopomorskiego.

Od Pani Ewy Budziech – dyrektor I Liceum Ogólnokształcącego – Tomasz Pospieszny otrzymał pamiątkowy medal, wybity na 70. lecie szkoły przez Mennicę Państwową.

 

Składamy gorące podziękowania Pani kurator Magdalenie Zarębskiej-Kuleszy, Pani dyrektor Wydziału Informacji i Promocji kuratorium Małgorzacie Duras oraz Pani dyrektor I LO Ewie Budziech.

Autorem zdjęć jest Pan Daniel Wróbel z Kuratorium Oświaty w Szczecinie.

Plakat zaprojektowała Ewelina Wajs.

Relacja z cyklu wykładów na stronie kuratorium.

Relacja redaktora Grzegorza Gibasa w Radiu Szczecin.

 

Pierwiastki żeńskie — 8 marca w Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie

Wspólnie z Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie w ramach cyklu #CafePolon zorganizowaliśmy 8 marca wykład dra hab. Tomasza Pospiesznego zatytułowany Pierwiastki żeńskie. Kobiety, które uzupełniły tablicę Mendelejewa. Wykład poświęcony był kobietom, które zostawiły trwały ślad w układzie okresowym pierwiastków – a jednocześnie poza ścisłym gronem historyków nauki są praktycznie zupełnie nieznane. Niemal każdy słyszał o Marii Skłodowskiej-Curie ale pozostałe bohaterki tej opowieści: Harriet Brooks, Lise Meitner, Ida Noddack, Margeurite Perrey czy Stefania Horowitz – to kobiety, które miały przełomowy wkład w historię tworzenia fizyki i chemii, a o których nie mówi się prawie wcale.

 

Serdecznie dziękujemy dyrektorowi Muzeum MSC Panu Sławomirowi Paszkietowi oraz Paniom Dominice Świtkowskiej i Kindze Nettmann za pomoc w organizacji wykładu.

Autorem zdjęć ze spotkania jest Pan Nikodem Węgier z Muzeum MSC.

Grafiki dedykowane wydarzeniu zaprojektowała Ewelina Wajs.