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

Alicja Dorabialska

Alicja Dorabialska, b.d., domena publiczna.

Nie zwalczymy prawa natury. Możemy sobie jedynie — jako przestrogę — przypomnieć piękne słowa wypowiedziane ongiś przez Aleksandra Świętochowskiego: „Niech rzesze ludzkie będą uczone przez tych, którzy je kochają, a nie gnane przez tych, którzy nimi rządzić pragną”.

Alicja Dorabialska

W szary wieczór październikowy 1897 roku w Sosnowcu, w domu przy ulicy zwanej Czystą, prawdopodobnie dlatego, że była przeraźliwie brudna – narodziła się dziewczynka. Była okrutnie mała i bardzo wrzeszczała. To JA! Stworzonko nie było entuzjastycznie przez świat witane. Matka chciała mieć syna. Dopiero ojciec musiał jej wytłumaczyć, że „przecież i z córki można mieć jakąś pociechęˮ.

Tak opisała swoje narodziny jedna z najważniejszych postaci polskiej fizyki i chemii – Alicja Dorabialska. Pomimo – jak sama wspominała – wątłego zdrowia po urodzeniu okazała się bardzo silna i ciekawa świata. Dziewczynka była naprawdę wyjątkowa. Jej starsza o dwa lata siostra Lilka była dla małej Alicji wyrocznią. Nauczyła ją chodzić, mówić, czytać w wieku czterech lat i co ważniejsze śpiewać. Podobno jako jedenastomiesięczne dziecko śpiewała w wózku krakowiaka. W 1908 roku rodzina powiększyła się o brata panien Dorabialskich Stefana.

Ojciec Alicji Tomasz Dorabialski był urzędnikiem pocztowym. Jej matka Helena z Kamińskich– córka powstańca – bardzo dbała aby cały dom był pełen tradycji powstańczych. Alicja najpierw uczyła się w domu, a później w latach 1908–1913 uczęszczała do Szkoły Handlowej Żeńskiej. W 1913 roku wspólnie z matką wyjechała do Warszawy. Było to podyktowane faktem, że matura zdawana w stolicy znacznie ułatwi jej wstęp na studia. Przyjazd do Warszawy łączył się z wielką radością, gdyż Alicja mogła przebywać w towarzystwie Lilki, która już uczyła się w klasie fortepianu. W stolicy poza intensywną nauką Alicja poświęciła się działalności społecznej czego wyraźmy obrazem było współtworzenie przez nią tajnego skautingu. Po roku nauki i ukończeniu klasy VII w Siedmioklasowej Szkole Handlowej pani Teodory Raczkowskiej w Warszawie przyszła uczona uzyskała świadectwo dojrzałości. Ponieważ od początku nauki zdradzała intensywne zainteresowanie naukami ścisłymi, a w szczególności chemią, rozpoczęła studia w Towarzystwie Kursów Naukowych w Warszawie. Współpracowało ono z Towarzystwem Naukowym Warszawskim, przy którym istniała pracownia radiologiczna kierowała z Paryża przez Marię Skłodowską-Curie. Niestety wybuch pierwszej wojny światowej pokrzyżował plany Dorabialskiej. W 1915 roku cała rodzina przeprowadziła się do Moskwy, gdzie do 1918 roku Alicja kontynuowała studia na wydziale fizyko-chemicznym Wyższego Kursu Żeńskiego.

Alicja Dorabialska, b.d., [za:] http://zchf.ch.pw.edu.pl/files/historia_zchf.pdf, s. 15.
W wieku osiemnastu lat poznała w domu przyjaciółki profesora Wojciecha Świętosławskiego, z którym natychmiast podjęła polemikę, bowiem uważał on, że kobiety nie są zdolne do pracy naukowej. Alicja miała mu wówczas powiedzieć – Jeszcze w życiu pana znajdzie się kobieta, która dowiedzie, że kobiety mogą pracować naukowo! Nie mogła wiedzieć, że tą kobietą będzie ona. W maju 1918 roku Dorabialska wróciła do Warszawy, gdzie została asystentką profesora Świętosławskiego, który objął Katedrę Chemii Fizycznej na politechnice. Ich współpraca trwała szesnaście lat. Poza pracą naukową i dydaktyczną Dorabialska intensywnie działała społecznie m. in. w Lidze Akademickiej Obrony Państwa, Klubie Gazeciarzy, Straży Kresowej. Doskonaliła także swój warsztat wokalny uczęszczając na prywatne lekcje śpiewu. W 1922 roku Dorabialska uzyskała na Uniwersytecie Warszawskim tytuł doktora filozofii za pracę Badania termochemiczne nad stereoizomerią ketoksymów, którą wykonywała pod kierunkiem profesora Wiktora Lampego. W 1925 roku ziściło się jedno z największych marzeń Dorabialskiej. Z okazji położenia kamienia węgielnego pod budowę Instytutu Radowego do Warszawy przyjechała Maria Skłodowska-Curie. Obie panie spotkały się na bankiecie wydanym na cześć noblistki przez Polskie Towarzystwo Chemiczne. Wielka uczona zaprosiła wówczas do Paryża Dorabialską. Zmieniło to jej życie. W Paryżu została bliską współpracowniczką Madame Curie. Czasem odprowadzała ją do domu, przemywała także palce poparzone radem. Później była jedną z najważniejszych uczennic Marii działającą w Polsce. Zawsze podkreślała niezależność swojej mistrzyni mówiąc przecież to Maria, a nie Becquerel wpadła na pomysł aby zbadać promieniowanie ze starych preparatów uranowych z muzeum mineralogicznego. To ona stwierdziła, że niektóre preparaty wykazują silniejsze promieniowanie niż czysty uran. To ona samodzielnie wysunęła koncepcję, że muszą tam być inne promieniotwórcze pierwiastki. To ona w oparciu o doświadczenia zdobyte podczas zajęć w Towarzystwie Kursów Naukowych przeprowadziła własnoręcznie rozdział blendy smolistej na frakcje zawierające polon i rad. Marii i Piotrowi Curie Dorabialska poświeciła niewielką, ale bardzo urokliwą książeczkę. Kiedy spędziła rok 1931/1932 na Uniwersytecie Karola w Pradze koledzy nazywali ją pieszczotliwie „żaczkiem pani Curie”. W 1928 roku Dorabialska habilitowała się na Politechnice Warszawskiej w dziedzinie chemii fizycznej, a w 1934 roku uzyskała tytuł profesora nadzwyczajnego oraz nominację na kierownika Katedry Chemii Fizycznej Politechniki Lwowskiej. Została tym samym pierwszą kobietą profesorem Politechniki Lwowskiej. Wielu mężczyzn profesorów uważało, że kobieta na tym stanowisku doprowadzi do obniżenia poziomu i powagi uczelni. Po latach uczona wspominała: Na jakimś przyjęciu w Belwederze ówczesny minister wyznań religijnych i oświecenia publicznego Wacław Jędrzejewicz zwrócił się do marszałka: Panie Marszałku? Mamy kłopot. Kandydatką na katedrę Chemii Fizycznej na Politechnice Lwowskiej jest kobieta, Alicja Dorabialska. No to co? huknął marszałek. Niech się baba pokaże! Tak, ale jest jeszcze drugi szkopuł. Ona podpisała protest brzeski. No to co? Ma baba charakter! Więc pan Marszałek nie ma nic przeciwko temu, aby pan prezydent podpisał nominację? Oczywiście!
Delegacja Politechniki Lwowskiej przed uroczystością wręczenia Orderu Odrodzenia Polski Politechnice Lwowskiej i profesorowi Kazimierzowi Bartlowi na Zamku Królewskim w Warszawie; pierwsza z lewej profesor Alicja Dorabialska, 13 lutego 1937, NAC, sygn. 1-N-3209-1

Wybuch drugiej wojny światowej zastała uczoną wraz z rodziną w domku letniskowym w Wołominie pod Warszawą. Alicja zdecydowała się powrócić do Lwowa. Jej pociąg został trafiony pociskami. Uczona była w jednym z dalszych wagonów i nic jej się nie stało. W maju 1940 roku ogłoszono repatriację obywateli polskich z miasta, Dorabialska z niej skorzystała, co uratowało jej życie, bowiem, gdy Niemcy weszli w maju 1941 roku do Lwowa rozstrzelali wszystkich profesorów pod zarzutem współpracy z bolszewikami. Czas wojny uczona wraz z matką i Lilką spędziła w Warszawie. Była niezwykłą kobietą – w tajemnicy przed najbliższymi ukrywała w mieszkaniu Żydówkę, a także nauczała w tajnych kompletach. Przed wybuchem Powstania Warszawskiego spadła na uczoną wielka tragedia – w lipcu 1944 roku zmarła jej ukochana siostra. W powstaniu Dorabialska nie walczyła, ale opatrywała rannych, zdobywała leki i żywność.

Po wojnie Dorabialska otrzymała od rektora nowo powstałej Politechniki Łódzkiej profesora Bohdana Stefanowskiego propozycję objęcia katedry chemii. Wspólnie z profesorem Osmanem Achmatowiczem zajęła się organizacją Wydziału Chemicznego. Została powołana na dziekanem Wydziału Chemii. Była świetnym pedagogiem. Studenci nazywali ją „mamą”. Była odważna i niezależna. Kiedy ministerstwo wysłało do profesorów ankietę, w której zapytywało w jakim stopniu w swoich wykładach uwzględniają idee marksizmu-leninizmu, Alicja Dorabialska odpisała – Uprzejmie zawiadamiam, że nie znany jest jakikolwiek wkład tych panów do chemii fizycznej.

Profesor Alicja Dorabialska ze studentami, 1966, [za:] „Eliksir”, nr 2, 2015, s. 7.
We wrześniu 1968 roku uczona przeszła na emeryturę. Jednak nadal żywo interesowała się życiem wydziału. Do jej dziedzictwa należy zaliczyć kierowaną prze nią Katedrę Chemii Fizycznej, gdzie utworzono ośrodki mikrokalorymetrii i radiochemii. Pozostała zawsze wierna ślubowaniu, które złożyła na Politechnice Lwowskiej – Nie dla marnego zysku ani pustej sławy. W 1972 roku napisała autobiografię pt. Jeszcze jedno życie. Całe honorarium, które otrzymała za książkę przeznaczyła na ufundowanie tablicy na warszawskich Powązkach poświęconej pamięci chemików, którzy zginęli na Wschodzie.Uczona cieszyła się uznaniem i szacunkiem. Została odznaczona Krzyżem Niepodległości, Krzyżem Kawalerskim Orderu Odrodzenia Polski, Krzyżem Oficerskim Orderu Odrodzenia Polski, Krzyżem Komandorskim Orderu Odrodzenia Polski. Otrzymała także nagrodę pisma naukowego „Problemy” za szczególną popularyzację wiedzy chemicznej.

Zmarła 7 sierpnia 1975 roku w wieku siedemdziesięciu ośmiu lat. Została pochowana obok siostry i rodziców na warszawskich Powązkach. Na jej pomniku wyryto napis: Ja nie umarłam – ja żyję z wami.

Zalecana Literatura.

  1. A. Dorabialska, Jeszcze jedno życie, Fundacja Badań Radiacyjnych, Łódź, 1998.
  2. H. Bem, Profesor Alicja Dorabialska (1897–1978), Chemik, nr 12, tom 69, 2015, ss 873–874.
  3. J. Puchalska, Polki, które zadziwiły świat, Wydawnictwo Muza, Warszawa 2016, ss 176–207.
  4. S. Weinsberg-Tekel, Alicja Dorabialska: Polish Chemist, [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, ss 92-96.

Tomasz Pospieszny

Lise Meitner i rozszczepienie jądra atomowego

Lise Meitner, fotografia dzięki uprzejmości Lotte Meitner-Graf, www.lottemeitnergraf

11 lutego minęła osiemdziesiąta rocznica opublikowania przez Lise Meitner i jej siostrzeńca Ottona Roberta Frischa artykułu, który zmienił oblicze fizyki i chemii jądrowej. Z tej okazji przedstawiamy fragment książki Tomasza Pospiesznego pt. Zapomniany geniusz. Lise Meitner – pierwsza dama fizyki jądrowej.

 

6 stycznia w Naturwissenschaften ukazał się artykuł autorstwa Ottona Hahna i Fritza Strassmanna o dziwnym zachowaniu uranu pod wpływem bombardowania neutronami. Jak podaje Klaus Hoffmann nie padł tam jeszcze termin „rozszczepienie atomu”… 10 stycznia Hahn napisał do Lise kolejny list, w którym relacjonował, że nasz Ra z toru także jest Ba! Eksperyment, który zrobiliśmy wskazuje na to w sposób oczywisty… Dlaczego pokazał się przede wszystkim Ba, nie wiem[1]. Jednakże bezwzględnie stało się jasne – jądro atomu pęka na mniejsze fragmenty. Otto jako chemik popełnił jednak istotny błąd, który zrozumiała i poprawiła Meitner. Słusznie wydedukowała, że jeśli jedną „połówką” był izotop baru (Z=56), to druga musi być kryptonem (Z=36), który może rozpadać się na Rb-Sr-Y-Zr[2]. Miała rację, bowiem to nie suma mas atomowych odpowiadała prawdzie, ale liczb atomowych: 92U = 56Ba + 36Kr!

Świąteczny pobyt Meitner i Frischa w końcu się zakończył. Ona wróciła do Sztokholmu, on do Kopenhagi. Otton Robert zaraz po przyjeździe udał się do Bohra, aby powiadomić go o nowym odkryciu: Ledwie zacząłem mówić, uderzył się ręką w czoło i wykrzyknął: „Och, co z nas za idioci! Och, to wspaniałe! Tak to właśnie musi być! W liście do ciotki relacjonował, że Bohr natychmiast i z wielkim uznaniem zgodził się z nami (…) Chce jeszcze wieczorem rozważyć to ilościowo i jutro ze mną o tym porozmawiać[3].

Przed rozjazdem do domów Meitner i Frisch postanowili podać swoje wyjaśnienia we wspólnej publikacji. Detale uczeni uzgodnili już przez telefon. 6 stycznia Frisch pokazał wstępny tekst Bohrowi, który na pół roku wyjeżdżał z wykładami do Stanów Zjednoczonych. Mistrz obiecał Robertowi, że utrzyma wszystko w tajemnicy dopóki tekst nie ukaże się drukiem. 7 styczna Frisch z wydrukowanym artykułem Hahna i Strassmanna poszedł do laboratorium George’a Placzka (1905-1955), który z miejsca skrytykował pracę niemieckich uczonych. Radził by Frisch odszukał fragmentów pękniętego jądra w komorze mgłowej. Uczony rozpoczął badania 13 stycznia 1939 roku i w ciągu doby potwierdził wyniki berlińskiej grupy. Dokonał fizycznego dowodu na chemiczny eksperyment Hahna. Poza radością z odkrycia, Frischa ucieszyła bardziej inna wiadomość. Jutz Frisch ojciec uczonego został zwolniony z obozu i 14 stycznia razem z Gusti będą mogli przyjechać do Sztokholmu. Będą przebywać z Lise! Podwójnie szczęśliwy Robert udał się do zaprzyjaźnionego biologa Williama Arnolda i zapytał: jak nazywacie proces, w którym bakteria dzieli się na dwie? Binary fission[4] – padła odpowiedź. Później Frisch mówił:

 

Bijące w oczy podobieństwo ze sposobem rozmnażania się bakterii (fission) skłoniło nas do użycia w pierwszej opublikowanej notatce terminu nuclear fission (rozszczepienie jądra). Otto Hahn nazywał ten proces „pękaniem”. Komunikat nasz został z pewnym trudem zredagowany przez telefon, gdyż pani profesor Meitner pojechała do Sztokholmu, podczas gdy ja nadal pracowałem w Kopenhadze[5].

Artykuł Lise Meitner i Otto Roberta Frischa, [za:] www.nature.com
            Przez weekend Frisch i Meitner uzgodnili tekst artykułu pt. „Rozbicie uranu przez neutrony: nowy rodzaj reakcji jądrowejˮ[6], który wysłali do Nature 16 stycznia. W artykule wydanym 11 lutego 1939 roku uczeni użyli po raz pierwszy terminu fission – rozszczepienie. Hahn wykonał eksperyment, Meitner go prawidłowo zinterpretowała. Jak zwykle uzupełniali się doskonale.

Intelektualny wkład Lise Meitner w wyjaśnienie zjawiska rozszczepienia jądra atomowego nigdy nie został doceniony. Co najgorsze, nie docenił go sam Hahn. Uczony odciął się od udziału Meitner całkowicie. Hahn rozpoczął rozdzielanie odkrycia, oddzielając się od Meitner, oddzielając chemię od fizyki[7]. Podkreślał, że gdyby Meitner pozostała w Berlinie wykluczyłaby powstawanie baru w procesie bombardowania uranu. Obawiam się, że Lizunia zabroniłaby mi rozszczepiać uran – mówił po latach niby żartobliwie[8].

[1] N.-T. H. Kim-Ngan, Niedoceniony przez komitet Nagrody Nobla udział austriackiej uczonej Lise Meitner w odkryciu rozszczepienia jadra atomowego, Postępy Techniki Jądrowej, vol. 50(1), 2007, 15–23.

[2] Ibidem, str. 20. Ten wniosek Meitner i Frisch umieścili w artykule opublikowanym w Nature, 3615, 1939, str. 239–238.

[3] R. Rhodes, Jak powstała bomba atomowa, Prószyński i S-ka, Warszawa 2000, str. 233.

[4] Ibidem, str. 235.

[5] R. Jungk, Jaśniej niż tysiąc słońc, Państwowy Instytut Wydawniczy, Warszawa, 1967, str. 62.

[6] R. Rhodes, Jak powstała bomba atomowa, op. cit., str. 235.

[7] R. L. Sime, The Politics of Forgetting: Otto Hahn and the German Nuclear-Fission Project in World War II, Phys. Perspect. 14, 2012, str. 59-94. Dzięki uprzejmości profesor R. L. Sime, która przesłała mi tekst artykułu.

[8] K. Hoffmann, Wina i odpowiedzialność: Otto Hahn, konflikty uczonego, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997, str. 142 oraz R. L. Sime, Lise Meitner. A Life in Physics, University of California Press, Berkeley and Los Angeles, California, 1996, str. 454.

 

Piękniejsza Strona Nauki na VII Zimowym Forum Onkologicznym

Na zaproszenie prof. dr hab. n. med. Wojciecha Wysockiego w dniach 1–2 lutego 2019 roku mieliśmy zaszczyt i przyjemność być gośćmi VII Zimowego Forum Onkologicznego, które tradycyjnie już od kilkunastu lat odbywa się w Zakopanem.

Tomasz Pospieszny opowiada o pierwiastkach odkrytych przez Idę Noddack

1 lutego w sekcji poświęconej pamięci Jana Krzeptowskiego „Sabały” dr hab. Tomasz Pospieszny wygłosił wykład pt. „Kobiety układu okresowego”. Organizatorom Forum, a w szczególności prof. dr. hab. n. med. Wojciechowi Wysockiemu serdecznie dziękujemy za zaproszenie i możliwość wygłoszenia wykładu.

Warto nadmienić, że organizator Forum – Polskie Towarzystwo Chirurgii Onkologicznej obchodzi w tym roku jubileusz 25. lecia.

150. rocznica powstania układu okresowego pierwiastków

Dymir Mendelejew, 1897, domena publiczna.

Układ okresowy pierwiastków chemicznych jest chyba jednym z najważniejszych osiągnięć nauki, bowiem zawiera wszystkie znane pierwiastki występujące we Wszechświecie jak i te, które do tej pory otrzymał w laboratorium człowiek. Rok 1869 jest powszechnie uważany za rok sformułowania okresowości pierwiastków chemicznych przez jednego z najwybitniejszych uczonych Dmitrija Mendelejewa. W 2019 roku przypada 150 rocznica powstania układu okresowego pierwiastków, dlatego br. został ogłoszony przez UNESCO i Zgromadzenie Ogólne Narodów Zjednoczonych Międzynarodowym Rokiem Układu Okresowego Pierwiastków Chemicznych (IYPT2019). Więcej informacji można znaleźć tutaj.

 

Układ okresowy Dymitra Mendelejewa z 1869 roku zatytułowany: Eksperyment na systemie pierwiastków w oparciu o ich masy atomowe i chemiczne podobieństwa.

 

Tabela pokazująca okresowość właściwości wielu pierwiastków chemicznych, z pierwszego angielskiego wydania Zasad chemii Dymitra Mendelejewa (z 1891 roku, przetłumaczone z rosyjskiej piątej edycji).

Odkrycie nowego pierwiastka chemicznego niewątpliwie wiąże się z wielką radością badacza. Jednak zanim będzie mógł skorzystać z przywileju nadania nazwy nowoodkrytemu pierwiastkowi, odkrycie musi przejść szereg niezwykle restrykcyjnych kryteriów. Jednym z najważniejszych jest potwierdzenie istnienia pierwiastka przez innych naukowców. Warto podkreślić, że nie zawsze oczywiste jest pierwszeństwo dokonanego odkrycia, a tylko ten kto pierwszy odkrył pierwiastek ma przywilej podania dla niego nazwy (obecnie nie zawsze).

Często pierwiastki nazywa się dla uczczenia innych uczonych. W ten sposób upamiętniono:

  • Johana Gadolinagadolin (Gd, pierwiastek 64). Odkryty w 1880 roku i nazwany na cześć fińskiego mineraloga i chemika, odkrywcy itru.
  • Alberta Einsteinaeinstein (Es, pierwiastek 99). Został odkryty w 1952 roku w pozostałościach po wybuchu termojądrowym na Oceanie Spokojnym.
  • Enrico Fermiego ferm (Fm, pierwiastek 100). Został odkryty wraz z einsteinem. Odkrywca pierwiastków, Albert Ghiorso w uzasadnieniu napisał – Proponujemy nazwy dla pierwiastka o liczbie atomowej 99, einstein (symbol E) na cześć Alberta Einsteina i dla pierwiastka o liczbie atomowej 100, ferm (symbol Fm), na cześć Enrico Fermiego.
  • Dymitrija Mendelejewamendelew (Md, pierwiastek 101). Otrzymany w 1955 roku. Glenn Seaborg wspominał – Myśleliśmy, że do nazwy tego pierwiastka będzie pasowało nazwisko rosyjskiego chemika Dmitrija Mendelejewa, który opracował układ okresowy. W prawie wszystkich naszych eksperymentach otrzymując pierwiastki transuranowe, zależało nam na stosowaniu jego metody przewidywania właściwości chemicznych w oparciu o położenie pierwiastka w tabeli. Ale w środku zimnej wojny, nazywanie pierwiastka na cześć rosyjskiego uczonego było nieco odważnym gestem, który nie pasował do niektórych amerykańskich kryteriów.
Pomnik Układu Okresowego Pierwiastków, upamiętniający sylwetkę Dymitra Mendelejewa, stojący na dziedzińcu Wydziału Technologii Chemicznej i Spożywczej Politechniki  w Bratysławie, 2018, fot. Ewelina Wajs-Baryła
  • Alfreda Nobla nobel (No, pierwiastek 102). Pierwsze doniesienia o odkryciu pierwiastka 102 zostało podane przez fizyków z Instytut Nobla w Szwecji w 1957 roku. Zespół poinformował, że bombardowali kiur izotopami węgla-13 przez dwadzieścia pięć godzin w półgodzinnych odstępach. Po wielu kontrowersjach pierwiastek ostatecznie nazwano na cześć fundatora najbardziej prestiżowej nagrody na świecie.
  • Ernesta Lawrencalorens (Lr, pierwiastek 103). Pierwiastek odkryto w 1961 roku i nazwano na cześć amerykańskiego fizyka, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za wynalezienie i udoskonalenie cyklotronu.
  • Ernesta Rutherfordarutherford (Rf, pierwiastek 104). Pierwiastek został odkryty w 1969 roku i w Stanach Zjednoczonych nazywano go na cześć Rutherforda, zaś w ZSRR (a także m.in. w Polsce) kurczatowem (Ku) na cześć Igora Kurczatowa rosyjskiego fizyka jądrowego. Nazwa rutherford została zatwierdzona w 1997 roku.
  • Glenna T. Seaborgaseaborg (Sg, pierwiastek 106). Został odkryty w 1974 roku. Nazwano go na cześć laureata Nagrody Nobla z chemii w 1951 roku, odkrywcy wielu transuranowców (plutonu, ameryku, kiuru, berkelu, kalifornu). Co ciekawe Seaborg doczekał „swojegoˮ pierwiastka w układzie okresowym (zmarł w 1994 roku). Zwlekano z nadaniem pierwiastkowi nazwy na cześć uczonego – oficjalnie z uwagi, że nie nazywa się pierwiastków imionami osób żyjących; nieoficjalnie – chciano ukarać Seaborga za otrzymanie niezwykle niebezpiecznego pierwiastka – plutonu.
  • Nielsa Bohrabohr (Bh, pierwiastek 107). Został odkryty w 1974 roku. Niemccy uczeni proponowali nazwać go nielsbohr (Ns), zaś Rosjanie chcieli nadać mu nazwę dubn (na cześć Dubnej – miejscowości, w której znajduje się Zjednoczony Instytut Badań Jądrowych). W roku 1994 komitet IUPAC zaproponował nazwanie pierwiastka 107 na cześć Bohra. Trzy lata później została przyjęta obowiązująca nazwa.
  • Wilhelma Conrada Röntgenarentgen (Rg, pierwiastek 111). Pierwiastek odkryto w 1994 roku, nazwę zaakceptowano w 2004 roku.
  • Mikołaja Kopernikakopernik (Cn, pierwiastek 112). Pierwiastek odkryto w 1996 roku, nazwę zaakceptowano w 2010 roku.
  • Gieorgija Florowaflerow (Fl, pierwiastek 114). Pierwiastek odkryto w 1999 roku. Nazwę zatwierdzono w 2012 roku. Zespół kierowany przez Florowa otrzymał cztery syntetyczne pierwiastki chemiczne: nobla, rutherforda, lorensa oraz dubn.
  • Jurija Oganiesiana – oganesson (Og, pierwiastek 118). Odkryto go w 2010 roku i nazwano na cześć żyjącego fizyka jądrowego, pod kierunkiem którego otrzymano jądra pierwiastków chemicznych o liczbach atomowych 113–116, a także … 118. Dostarczył dowody na istnienie tzw. wyspy stabilności.

 

Na konferencji z okazji 150. rocznicy urodzin Marii Skłodowskiej-Curie na Politechnice Warszawskiej, od lewej: Małgorzata Sobieszczak-Marciniak, Jurii Oganesian, Ewelina Wajs-Baryła i Tomasz Pospieszny, 8 listopada 2017, fot. EWB

 

Na szczególną uwagę zasługują dwa pierwiastki – otrzymany w 1944 roku kiur (pierwiastek 96) i w 1982 roku meitner (pierwiastek 109).

 

Graficznie przedstawione symbole curium i meitnerium autorstwa Theodore Gray’a, [:za] http://www.periodictable.com/

Pierwszy z nich został otrzymany przez Glenna T. Seaborga, Ralpha A. Jamesa oraz Alberta Ghiorso z University of California w Berkeley, poprzez bombardowanie cząstkami alfa izotopów plutonu-239. Odkrywcy nowego pierwiastka zaproponowali dla niego nazwę dla upamiętnienia Marii Skłodowskiej-Curie oraz Pierre’a Curie. Było to wyjątkowe wydarzenie, bowiem pierwszy raz od 1880 roku zaproponowano nazwę pierwiastka dla uczczenia jakiejś osoby. Warto zwrócić uwagę, że jego symbol Cm stanowią inicjały Marii Curie. W uzasadnieniu zespół Seaborga napisał:

Jako nazwę pierwiastka o liczbie atomowej 96 proponujemy „curium” i symbolem Cm. Dowody wskazują, że pierwiastek 96 zawiera siedem elektronów w podpowłoce 5f, a zatem jest analogiczny do gadolinu pierwiastka z siedmioma elektronami w podpowłoce 4f […]. Na tej podstawie pierwiastek 96 jest nazwany Curie w analogiczny sposób do nazwy gadolin, na cześć chemika Gadolina.

Niewiele brakowało, aby także córka Marii i Pierre’a Curie – Irène i jej mąż Frédéric Joliot-Curie także zostali upamiętnieni w układzie okresowym pierwiastków. W 1968 roku zespół uczonych pod kierunkiem Gieorgija Florowa z Zjednoczonego Instytutu Badań Jądrowych odkrył dwa izotopy pierwiastka 105. Rosjanie zaproponowali nazwę nielsbohr (Ns) dla uczczenia pamięci Nielsa Bohra, natomiast Amerykanie używali nazwy hahn (Ha), od nazwiska Ottona Hahna. Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) zasugerowała z kolei nazwę joliot (Jl) Ostatecznie w 1996 zatwierdzono, a w 1997 roku opublikowano dla pierwiastka 105 nazwę dubn (Db) na cześć Dubnej.

Natomiast w 1969 roku zespół z Dubnej przeprowadzili eksperymenty chemiczne na pierwiastko 102 i doszli do wniosku, że zachowuje się on jak cięższy homolog iterbu. Uczeni zaproponowali dla niego nazwę joliotium (Jo) dla uczczenia zmarłej kilka lat wcześniej Irène Joliot-Curie. Ostatecznie pierwiastek nazwano noblem.

Drugi pierwiastek został z kolei nazwany na cześć jednej z najwybitniejszych uczonych wszech czasów Lise Meitner. Badaczka była nominowana do Nagrody Nobla aż 48 raz i nigdy nie została nią wyróżniona. W latach 1934–1948 była nominowana 19 razy z chemii, zaś w latach 1937–1965 29 razy z fizyki. Warto podkreślić, że jej współpracownik Otto Hahn otrzymał Nagrodę Nobla z chemii w 1944 roku za rozszczepienie ciężkich jąder atomowych. Jednak to Lise Meitner zinterpretowała to zjawisko, gdyż Hahn nie miał pojęcia co się dzieje w przeprowadzonych przez niego eksperymentach.

W Instytucie Badań Ciężkich Jonów w Darmstadt w Niemczech zespół niemieckich naukowców pod kierunkiem Petera Armbrustera i Gottfrieda Münzenberga przeprowadził eksperyment, w wyniku którego otrzymano kilku atomów nowego pierwiastka chemicznego. Uczeni bombardowali jądra atomowe bizmutu-209 izotopem żelaza-58 otrzymując pierwiastek o liczbie atomowej 109. Armbruster zaproponował dla niego nazwę meitnerium i symbol Mt. W 1994 roku nazwa ta została zalecona, a w 1997 roku zatwierdzona przez IUPAC. Peter Armbruster po latach uzasadniał: Jestem przekonany, że jej wkład stanowi bardzo istotną części fizyki jądrowej XX wieku. Musiała przy tym pokonać wszelkie możliwe przeszkody.

Hahn, który miał być imieniem pierwiastka numer 105 przepadł na zawsze, bowiem zgodnie z obowiązującymi zasadami nie można użyć proponowanej raz nazwy dla innego pierwiastka. Lise się udało, ale Otto został wykluczony na zawsze.

Miejmy nadzieję, że kolejne otrzymane pierwiastki otrzymają nazwy na cześć wybitnych kobiet uczonych…

Zalecana literatura:

 

  1. M. Fontani, M. Costa, M. V. Orna, The lost elements. The periodic table’s shadow side, Oxford University Press, New York, 2014.
  2. E. R. Scierri, Układ okresowy. Historia i znaczenie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2013.
  3. S. Kean, Znikająca łyżeczka. Dziwne opowieści chemicznej treści, Ferria Science, Łódź, 2017.
  4.  H. Aldersey-Williams, Fascynujące pierwiastki. W krainie fundamentalnych składników rzeczywistości, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2012.
  5. T. Gray, Wielka księga pierwiastków, z których zbudowany jest Wszechświat, Bellona, Warszawa, 2011.
  6. J. Challoner, Pierwiastki, czyli z czego zbudowany jest Wszechświat, Publicat, Poznań 2016.

Tomasz Pospieszny

Emmy Noether

Emmy Noether, b.d., [za:] https://untoldstoriesofscience.files.wordpress.com/2015/09/emmynoether_pic.jpg

Z pewnością nie jest przesadą, by nazwać ją matką współczesnej algebry.

(Irving Kaplansky)

Jeden z czołowych matematyków niemieckich Edmund Landau oceniając geniusz Emmy Noether powiedział – Mogę potwierdzić tylko, że jest ona wybitną matematyczką, ale nie – że jest kobietą. Rzeczywiście uczona nigdy nie przykładała uwagi do swojego wyglądu. Liczyła się dla niej tylko matematyka.

Emmy Noether, b.d., Oberwolfach Photo Collection, sygn. 9267

Emmy Noether urodziła się 23 marca 1882 roku w Erlangen w rodzinie żydowskiej. Miała trzech młodszych braci Alfreda, Fritza i Roberta. Alfred, urodził się w 1883 roku był doktorem z chemii, zmarł w 1918 roku. Fritz urodził się w 1884 roku i był także znanym matematykiem, zaś Gustaw Robert urodził się w 1889 roku. Wiadomo, że był poważnie chory i zmarł w wieku trzydziestu dziewięciu lat. Uczona otrzymała imiona Emmy Amalia, ale będzie używał tylko pierwszego. Jej ojcem był Max Noether, którego rodzina zajmowała się hutnictwem. Mając czternaście lat zachorował na polio. Dzięki długotrwałej i ciężkiej rekonwalescencji odzyskał częściową sprawność, chociaż do końca życia poruszał się o lasce. Najprawdopodobniej zdolności matematyczne Emmy odziedziczyła po ojcu. Uczył się on matematyki samodzielnie, a w 1868 toku otrzymał doktorat na Uniwersytecie w Heidelbergu. W 1875 roku został profesorem Uniwersytetu Fryderyka i Aleksandra w Erlangen, gdzie poznał i poślubił Idę Amalię Kaufmann wywodzącą się z zamożnego rodu kupców niemieckich. Warto zauważyć, że Max był jednym z uczonych, którzy zajmowali się geometrią algebraiczną i teorią funkcji algebraicznych.

Emmy nigdy nie uchodziła za kanon piękna – była tęgawa, sepleniła, nosiła grube okulary, ale była niezwykle sympatyczna, bardzo lubiana. Uwielbiała łamigłówki i zagadki. Dużo czasu poświęcała na czytanie. Matka zadbała, aby Emmy umiała gotować, prowadzić gospodarstwo domowe. Nie były to jej ulubione zajęcia, chociaż lubiła grać na fortepianie i tańczyć. Wykazywała także duże zdolności językowe. W 1900 roku zdała egzamin umożliwiający jej nauczanie języka angielskiego i francuskiego w szkole dla dziewcząt.

Emmy Noether, ok. 1900, domena publiczna.

Noether nie zdecydowała się jednak na nauczanie. Postanowiła rozpocząć studia na Uniwersytecie w Erlangen. Zapisała się na kierunek pedagogiczny jako wolna słuchaczka. Kobieta na uczelni była nadal kimś wyjątkowym. Musiała otrzymać zgodę od poszczególnych profesorów, aby móc uczestniczyć w ich wykładach. Nie było to jednak szczególnie trudne z uwagi na pozycję jej ojca. 14 lipca 1903 roku Emmy zdała egzamin maturalny w Realgymnasium w Norymberdze. Następnie w semestrze zimowym 1903/1904 rozpoczęła studia na Uniwersytecie w Getyndze, gdzie słuchała wykładów między innymi fizyka i astronoma Karla Schwarzschilda oraz matematyków Hermanna Minkowskiego, Otto Blumenthala, Feliksa Kleina czy Davida Hilberta. Kiedy w 1904 roku powróciła do Erlangen zapisała się na uniwersytet jako pełnoprawna studentka matematyki. Pod opieką i kierunkiem przyjaciela Maxa Noethera Paula Gordana przedstawiła w 1907 roku pracę doktorską pt. O kompletnych układach niezmiennych dla trójskładnikowych form bikwadratowych. Umożliwiło jej to podjęcie pracy na uniwersytecie. Jak łatwo można się domyśleć pracowała nieodpłatnie, często była poniżana i dyskryminowana, chociaż jak się wydaje była absolutnie odporna na słowne uszczypliwości. Liczyło się dla niej to, że może pracować naukowo, zastępować ojca na wykładach. Z czasem studenci zaczęli uważać ją za doskonałego nauczyciela – być może dość ekstrawaganckiego, ale doskonale znającego wykładany przedmiot.

Emmy w towarzystwie braci: Alfreda, Fritza i Roberta, przed 1918, Oberwolfach Photo Collection, sygn. 3120

Emmy ściśle współpracowała z Gordanem, a kiedy przeszedł on na emeryturę w 1910 roku czasowo pracowała samodzielnie. Jego zastępca Erhard Schmidt niebawem wyjechał do Wrocławia, a jego miejsce objął Ernst Fischer, który miał istotny wpływ na życie i pracę Noether. Oboje czerpali niezwykła przyjemność z „uprawianiaˮ matematyki, dyskutowali o pracy w każdej wolnej chwili. Noether słynęła z tego, że wysłała pocztówki do Fischera, w których często rozwijała swój tok myślowy. Jednak co ważniejsze Fischer zapoznał Noether z pracami Davida Hilberta.

W roku 1915 roku Feliks Klein zaproponował jej, aby podjęła wykłady na wydziale matematyki Uniwersytetu w Getyndze. Miała podjąć pracę jako asystentka Hilberta. Hilbert i Klein starali się w Ministerstwie Edukacji o przyznanie Noether tytułu profesora, a co za tym idzie wynagrodzenia. Niestety większość tęgich męskich głów wyrażała sprzeciw wobec przyjęcia kobiety w kręgi akademickie. Wzburzony Hilbert miał powiedzieć – Ależ, proszę panów, to, że pani Noether jest kobietą, nie powinno stanowić przeszkody, ponieważ chodzi o jej wykłady, a nie obecność w łaźni.

Noether przyjechała do Getyngi pod koniec kwietnia 1915 roku. W maju otrzymała informację o nagłej śmierci matki. Jej ojciec zrezygnował z pracy i przeszedł na emeryturę. Emmy przerwała więc pracę i wróciła na kilka tygodni do Erlangen. Kiedy wróciła na uniwersytet nie otrzymała pensji, dlatego nadal pozostawała na utrzymaniu rodziny, która także bardzo ją wspierała i mobilizowała w podjętych pracach. Wkrótce udowodniła jedno z najbardziej fundamentalnych twierdzeń w fizyce, tzw. twierdzenie Noether, w myśl którego symetrie praw fizyki są powiązane z zasadami zachowania pewnych wielkości fizycznych np. energii czy pędu. Jednakże według specjalistów najbardziej innowacyjnym wkładem uczonej w matematykę był jej wpływ na rozwój algebry abstrakcyjnej, któremu poświęciła wiele artykułów i wykładów.

Po pierwszej wojnie światowej Noether miała już na tyle pewną pozycję w świecie matematyki, że pozwolono jej przedstawić habilitację. Egzamin ustny odbył się pod koniec maja 1919 roku, a wykład habilitacyjny w czerwcu. Jednak dopiero w 1923 roku otrzymała etat docenta prywatnego z prawem do wykładania i prowadzenia prac doktorskich. Niestety nadal nie otrzymywała wynagrodzenia. Praca była dla niej najważniejsza. Kiedy dyskutowała o matematyce zapominała o całym świecie. Podczas posiłków gestykulowała często rzucając jedzeniem i nie dbając o to, że plami ono jej sukienkę. Kiedyś w trakcie wykładu zsunęła się jej niedbale włożona halka. Emmy podniosła ją, wrzuciła do kosza i kontynuowała wywód jakby nic się nie stało. Często żartobliwie nazywaną ją Herr Noether. Ubierała się w długi płaszcz, chodziła bardzo energicznie zawsze z dużą czarną torbą, mrucząc coś pod nosem. Miała sporą nadwagę, ale absolutnie jej to nie obchodziło. Jeśli nie jem, nie mogę tworzyć matematyki – mawiała.

Emmy Noether, ok. 1930, domena publiczna.

Jej wpływ na rozwój idei współpracowników był niezwykle wyraźny – pozwalała im zdobywać uznanie i rozwijać karierę kosztem własnych osiągnięć. Wkrótce była u szczytu sławy – publikowała, miał uczniów dwa razy zaproszono ją do wygłoszenia referatów na Międzynarodowym Kongresie Matematyków, współredagowała także „Mathematische Annalen”. Była towarzyska i przyjacielska. Kiedy w 1926 roku przyjechał do Getyngi rosyjski topolog Paweł Aleksandrow bardzo szybko nawiązał współpracę z Noether. Uczeni stali się bliskimi przyjaciółmi. Aleksandrow zaczął ją nazywać „der Noetherˮ. Oboje spotykali się regularnie i czerpali radość z dyskusji na temat algebry i topologii. W przemówieniu dedykowanym pamięci uczonej Aleksandrow nazwał ją najwspanialszym matematykiem wszechczasów.

Zimą 1928/1929 Noether pojechała do Moskwy, gdzie kontynuowała pracę z Aleksandrowem oraz prowadziła serię wykładów. Niestety wyjazd na wschód przysporzył jej kłopotów, bowiem kiedy wróciła do Niemiec wiele osób skarżyło się, że mieszka w jednym budynku z marksistowską Żydówką. Uczona została zmuszona do opuszczenia pokoju. Najgorsze jednak miało nadejść.

Emmy Noether w gronie uczniów i współpracowników, b.d., Oberwolfach Photo Collection , sygn. 3097

W 1933 roku, kiedy naziści doszli do władzy, zwolniono wszystkich profesorów pochodzenia żydowskiego. Niewzruszona uczona zapraszała swoich studentów do domu, gdzie prowadziła dalej zajęcia. Miała podobno nawet nie zważać na jednego z nich, gdy przyszedł ubrany w nazistowski mundur. Wbrew wszystkiemu była ostoją dla innych. Hermann Weyl wspominał: Jej odwaga, szczerość, obojętność wobec własnego losu, jej pojednawczy duch były w samym środku całej tej nienawiści i podłości, rozpaczy i smutku wokół nas, moralnego pocieszenia … Jej serce nie znało złośliwości; nie wierzyła w zło, w rzeczy samej nigdy nie przyszło jej do głowy, że może odgrywać rolę wśród mężczyzn. Z czasem jednak sytuacja polityczna robiła się coraz bardziej niebezpieczna i Noether musiała zacząć myśleć o swoim bezpieczeństwie. Początkowo chciała wyjechać do Rosji, jednak przekonano ją aby wyjechała na Bryn Mawr College w Stanach Zjednoczonych, gdzie pojechała z końcem 1933 roku. Niestety trudno było jej się odnaleźć w innych warunkach prac. Była przyzwyczajona do wysokiego poziomu wiedzy doktorantów. Wkrótce zaczęła jeździć na twórcze dyskusje do Institute for Advanced Study w Princeton. W 1934 roku na krótko wróciła do Niemiec, gdzie po raz ostatni widziała się z bratem Fritzem, który wyjechał do Rosji, gdzie podczas czystek zginął.

Emmy Noether, b.d., Oberwolfach Photo Collection, sygn. 9245

W kwietniu 1935 roku lekarze zdiagnozowali w macicy Noether spory guz. Operacja była dość ryzykowna, ponieważ uczona cierpiała na wysokie ciśnienie. W trakcie zabiegu okazało się, że ma także torbiel na jajniku. Operacja przebiegła jednak pomyślnie. Wydawało się, że uczona szybko powraca do zdrowia. Niestety po trzech dniach dostała wysokiej gorączki, straciła przytomność i zmarła. Lekarze nie potrafili podać jednoznacznej przyczyny śmierci – podejrzewali udar lub infekcję pooperacyjną. Po jej śmierci Albert Einstein powiedział:

Kilka dni temu, w wieku pięćdziesięciu trzech lat, zmarła wybitna matematyczka, profesor Emmy Noether, związana z uniwersytetem w Getyndze, a przez ostatnie dwa lata z Bryn Mawr College. W opinii najbardziej kompetentnych współczesnych matematyków, Fräulein Noether była największym twórczym talentem matematycznym, jaki pojawił się od chwili, gdy zaczęło się wyższe wykształcenie kobiet. W dziedzinie algebry, którą od stuleci zajmują się najbardziej utalentowani matematycy, odkryła ona metody, które okazały się niezmiernie ważne dla osiągnięć obecnego młodszego pokolenia matematyków. Matematyka czysta jest na swój sposób poezją idei logicznych. Szuka się w niej najogólniejszych idei zdolnych do połączenia w prostej, logicznej i jednolitej formie jak najszerszego kręgu związków formalnych. W tym dążeniu do logicznego piękna odkrywa się uduchowione formuły konieczne, by głębiej przeniknąć prawa natury.

 

Zalecana literatura:

 

  1. S. Bertsch McGrayne, Nobel Prize Women in Science. Their Lives, Struggles, and Momentous Discoveries, 2nd Ed., Joseph Henry Press, Washington, 2006, ss 64–92.
  2. A. Dick, Emmy Noether, 1882–1935, Birkhauser, Stuttgart, 1981.
  3. A. K.Wróblewski, 300 uczonych prywatnie i na wesoło, Tom 2, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2018.
  4. H. Hasse, E. Noether, Die Korrespondenz 1925–1935, Göttingen University Press
  5. M. B. Tent, Emmy Noether: The mother of modern algebra, A K Peters, Ltd. Natick, Massachusetts, 2008.

Tomasz Pospieszny

Sofja [Zofia] Kowalewska

W związku z ogłoszeniem przez Senat III RP roku 2019 Rokiem Matematyki pragniemy przybliżyć sylwetki kobiet – genialnych matematyczek.

Dzisiaj zapraszamy do przeczytania historii życia i pracy Sofji Kowalewskiej.

 

Zofia Kowalewska, ok. 1880, Institut Mittag-Leffler, domena publiczna.

Wielu, którzy mieli okazję dowiedzieć się czegoś więcej o matematyce, myli ją z arytmetyką i uważali ją za jałową naukę. W rzeczywistości jednak jest to nauka wymagająca ogromnej ilości wyobraźni.

(Zofia Kowalewska)

 

Zofia Kowalewska, b.d., domena publiczna.

Jedna z najwybitniejszych matematyczek świata urodziła się 15 stycznia (3 stycznia) 1850 w Moskwie. Jej ojciec Wasilij Wasiljewicz Krukowski był oficerem pochodzenia polskiego (pochodził z rodu Korwin-Krukowskich), natomiast matka Jelizawieta Fiodorowna Schubert wywodziła się z rodziny niemieckich imigrantów. Na uwagę zasługuje fakt, że pradziadkiem przyszłej uczonej był astronom i geograf Theodor von Schubert, zaś dziadkiem generał i kartograf Friedrich von Schubert. Z kolei jej starszą siostrą była Anna Jaclard (1843–1887) socjalistka i rewolucjonistka, która nieśmiertelność zyskała na kartach powieści F. Dostojewskiego Idiota jako Anna. Wczesne lata życia spędziła w posiadłości Palibino w gubernii Witebskiej. Sonia – jak ją nazywała rodzina oraz przyjaciele – wspominała, że dom był niezwykle piękny i nowoczesny. Na krótko przed zamieszkaniem w nowej posiadłości została ona całkowicie poddana modernizacji. Niestety jej pokój z prozaicznej przyczyny – niewystarczającej ilości tapety – został wyklejony papierem znalezionym na strychu. Jak się okazało papier zawierał litografie wykładów z zakresu rachunku różniczkowego i całkowego, na które uczęszczał Wasilij jako młody oficer. Był to niewątpliwe pierwszy wielki bodziec matematyczny, który zaczął działać na wyobraźnię przyszłej uczonej. Zwykłam całymi godzinami ślęczeć przed tymi ścianami, raz po raz na nowo odczytując spisane tam symbole – wspominała po latach Sofija. Niestety nie zawsze miała możliwość pełnego pochłaniania wiedzy, tym bardziej, że jej ojciec niespecjalnie był zadowolony z kształcenia kobiet. Trwałam w chronicznym stanie głodu książek – wspominała. W dużej mierze Sonia uczyła się samodzielnie – czytała książki, próbowała poznawać świat nauki. Jeden z zaprzyjaźnionych przyjaciół ojca, profesor fizyki Nikolai Nikanorowicz Tyrtov podarował mu swój nowy podręcznik. Dziewczynka bez wiedzy ojca przeczytała książkę i przy następnej wizycie profesora zaczęła z nim rozmawiać o optyce. Niewątpliwie był bardzo zdziwiony, gdy kilkuletnia dziewczynka dokładnie mu wyjaśniła czego nie rozumie, ale co wydaje jej się logiczne i powinno mieć takie a nie inne rozwiązanie. Tyrtov nazwał ją nowym Pascalem i zasugerował, aby dać jej szansę kontynuowania studiów matematycznych. Nie ulega wątpliwości, że dziewczynka była bardzo zdolna. Znała doskonale język angielski, francuski i niemiecki. W latach 1866-67 spędzała większość zimy z rodziną w Petersburgu, gdzie otrzymywała prywatne lekcje rachunku różniczkowego.

Jednak rozbudziło to tylko głód wiedzy dziewczyny. Jej marzeniem były studia, ale było to dość trudne, gdyż w carskiej Rosji kobiety nie mogły studiować, a wyjazd samotnej kobiety do innego kraju nie wchodził w grę. Salomonowym rozwiązaniem było zatem zawarcie w 1868 roku fikcyjnego małżeństwa ze starszym o osiem lat paleontologiem Włodzimierzem Kowalewskim. Należał on do radykalnego ugrupowania politycznego walczącego o równouprawnienie kobiet i zapewnienie im dostępu do edukacji. Sonia z mężem i siostrą wyjechała do Heidelbergu, gdzie studiowała między innymi u Hermanna von Helmholtza, Gustava Kirchhoffa i Roberta Bunsena. Później odbyła także podróż do Anglii, a następnie powróciła do Berlina, gdzie uczył ją Karl Weierstrass – jeden z najwybitniejszych matematyków niemieckich.

W 1874 roku Sofja Kowalewska przesłała z Berlina na uniwersytet w Getyndze rozprawę doktorską opartą o trzy prace związane z teorią równań różniczkowych cząstkowych, redukcji całek abelowych oraz postaci pierścieni Saturna. Dzięki staraniom Weierstrassa nie musiała zdawać egzaminów doktorskich i przyznano jej doktorat… in absentia. Została tym samym pierwszą Europejką posiadającą doktorat z matematyki!

Zofia Kowalewska, po 1880, domena publiczna

Sukcesy zawodowe szły w parze z prywatnymi. Pomiędzy Sonią i Włodzimierzem zaczęło rodzić się autentyczne uczucie. W 1874 roku powrócili do Rosji, a cztery lata później przyszła na świat ich córka Zofia nazywana Fufą. Po prawie dwóch latach poświęconych wychowaniu córki Kowalewska pozostawiła ją pod opieką krewnych oraz przyjaciół i chcąc wznowić pracę w dziedzinie matematyki pozostawiła Włodzimierza w Rosji i w wyniku namowy Weierstrassa w 1881 roku powróciła do Berlina, gdzie natychmiast powróciła do pracy naukowej. Zaowocowała ona opublikowaniem prac związanych z refrakcją światła w kryształach. Kiedy w 1883 roku przebywała w Paryżu otrzymała wstrząsającą wiadomość o śmierci męża. Włodzimierz zapadł na głęboką depresję związaną z poważnymi kłopotami finansowymi, w wyniku czego odebrał sobie życie.

W tym samym czasie uczona otrzymała propozycję pracy na uniwersytecie w Sztokholmie. Jej zdolnościami matematycznymi zachwycił się jeden z nielicznych w tamtych czasach zwolenników kobiet w nauce Magnus Mittag-Leffler. Po sześciu miesiącach pracy w Sztokholmie przyznano jej tytuł profesorski oraz etat redaktora w prestiżowym czasopiśmie matematycznym „Acta Mathematicaˮ. Co ciekawe w tym czasie biegle władała już językiem szwedzkim. W 1885 roku Kowalewska objęła funkcję dziekana Wydziału Matematyki. Początkowo zaproszono mnie w charakterze docenta. Przed upływem roku jednak mianowano mnie profesorem zwyczajnym, którym jestem od roku 1884. Poza wykładami spoczywa na mnie także obowiązek uczestniczenia w posiedzeniach rady i mam prawo głosu na równi z pozostałymi profesorami – wspominała uczona. Trzy lata później, w 1888 roku wygrała konkurs paryskiej Akademii Nauk – w temacie ścisłego rozwiązania równań ruchu bryły sztywnej, za co otrzymała Nagrodę Bordina. W 1889 roku wybrano ją na członkinią Petersburskiej Akademii Nauk. Poza matematyką była także zdolną pisarką. Napisała między innymi Uniwersytet chłopski w Szwecji, Wspomnienia z dzieciństwa, Nihilistka, Docent prywatny, Siostry Rejewskie i Rodzina Woroncowych, stąd nazywano ją nietylko „Królową  Matematyki” ale także „Michałem Aniołem Konwersacji”.

W 1889 roku uczona zakochała się w Maxie Kowalewskim dalekim krewnym zmarłego męża. Nie nalegała jednak na małżeństwo, gdyż wiedziała, że nie byłaby w stanie osiąść i zamieszkać z Maxem.

Sofja Kowalewska zmarła w kwiecie wieku, licząc zaledwie czterdzieści jeden lat, w Sztokholmie w lutym 1891 roku w wyniku powikłań po zapaleniu płuc. Została pochowana w mieście Solna na Cmentarzu Północnym, gdzie spoczywa wiele wybitnych i znanych ludzi. Odeszła w roku, w którym Maria Skłodowska przekroczyła po raz pierwszy próg uniwersytetu paryskiego.

Jeden z badaczy jej życia, Roger Cooke napisał: […] im bardziej zastanawiam się nad jej życiem i biorę pod uwagę ogrom jej osiągnięć, przeciwstawiając się ciężarowi przeszkód, które musiała przezwyciężyć, tym bardziej ją podziwiam. Dla mnie przyjęła bohaterską postawę osiągniętą przez niewielu innych ludzi w historii. Aby wejść, tak jak ona, do świata akademickiego, świata, którego prawie żadna kobieta jeszcze nie zbadała, i być konsekwentnie obiektem ciekawskiej analizy, podczas gdy wątpiące społeczeństwo patrzyło, na wpół oczekując, że je zawiedzie, zebrała ogromną odwagę i determinację. Aby osiągnąć, tak jak ona, co najmniej dwa główne wyniki o trwałej wartości stypendium, jest dowodem znacznego talentu, rozwiniętego dzięki żelaznej dyscyplinie […].

 

Zalecana Literatura:

  1. Z. Kowalewska, Wspomnienia z dzieciństwa, PIW, Warszawa, 1978.
  2. J. Navarro, Kobiety w matematyce: od Hypatii do Emmy Noether, RBA, Toruń, 2012, , ss 84-91.
  3. R. L. Cooke, The life of S. V. Kovalevskaya, [w]: V. B. Kuznetsov, ed., The Kowalevski Property, American Mathematical Society, 2002, ss 1–19.
  4. P. Połubarinowa-Koczina: Zofia Kowalewska: Wielki matematyk rosyjski, Czytelnik, Warszawa, 1951.
  5. J. Spicci, Beyond the Limit: The Dream of Sofya Kovalevskaya, Forge Books, New York, 2002.

120. rocznica odkrycia Radu

Portret Marii Skłodowskiej-Curie, b.d., Library of Congres, sygn. LC-DIG-ggbain-07682.

Zdecydowałam się wreszcie na temat mojej rozprawy doktorskiej. Uwagę moją zwróciły ciekawe wyniki badań Henri Becquerela soli rzadkiego metalu – uranu.

Maria Skłodowska-Curie, Autobiografia

120 lat temu  – dnia 26 grudnia 1898 roku – małżonkowie Curie wspólnie z Gustave’m Bémontem ogłosili komunikat o odkryciu nowej, silnie promieniotwórczej substancji: w związku promieniotwórczym znajduje się nowy pierwiastek, który proponujemy nazwać radem.

Pod koniec 1897 roku Maria Skłodowska-Curie zaintrygowana doniesieniami na temat promieniowania X i promieniowania Becquerela rozpoczęła samodzielnie badanie ich fenomenu. Dzięki wstawiennictwu męża Pierre’a Curie udostępniono jej ciasne pomieszczenia Szkoły Fizycznej, gdzie powtórzyła prace Becquerela. Jego eksperymenty ulepszyła stosując w miejsce kliszy fotograficznej używanej przez uczonego, bardzo czuły elektrometr. Mogła teraz dokładnie stwierdzić, że natężenie promieniowania uranowego zależy od zawartości uranu w badanej próbce i jest do niej proporcjonalne. Jako pierwsza stwierdziła, że promieniowanie jest właściwością atomową uranu.

Następnie zaczęła systematyczne badać wszystkie dostępne wówczas pierwiastki chemiczne w stanie wolnym lub występujące w związkach chemicznych. Zauważyła (niezależnie od niemieckiego uczonego Gerharda Carla Schmidta), że również tor wysyła dziwne promieniowanie. W rozprawie doktorskiej Maria napisała: P. Schmidt pierwszy ogłosił, że tę właściwość posiada również tor i jego związki. Przeprowadzone jednocześnie odpowiednie badania i mnie także dały wynik takiż sam. Ogłosiłam to spostrzeżenie, nie znając jeszcze komunikatu p. Schmidta. Uczona jednak udowodniła, że emisja promieniowania emitowanego przez tor jest ilościowo inna od emisji uranu.

Maria Skłodowska-Curie podczas pracy, fot. Henri Manuel, Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie

Niezwykle ważnym spostrzeżeniem uczonej był fakt, że niektóre minerały zawierające uran – blenda smolista, chalkolit lub autunit – emitują promieniowanie znacznie mocniej niż wynikało to z zawartości w ich składzie uranu. Ponieważ Maria wiedziała, że tylko uran i tor mogą emitować tego rodzaju promieniowanie wysunęła hipotezę, że w minerałach może być nowy, nieznany wówczas pierwiastek chemiczny.

Znając skład chemiczny chalkolitu – zawierał atomy miedzi, fosforu, tlenu, wodoru i uran– Maria postanowiła zsyntezować w swoim laboratorium ten minerał. Okazało się, że syntetyczny chalkolit emituje promieniowanie słabsze, a więc takie jakiego należałoby się spodziewać po zawartości uranu w tym minerale. Zatem naturalnie występujący minerał musiał zawierać domieszkę nowego, nieznanego dotąd nauce pierwiastka chemicznego. Maria zanotowała: Obie rudy uranu: blenda smolista (tlenek uranu) i chalkolit (fosfat miedzi i uranylu) są o wiele bardziej aktywne niż sam uran. Fakt ów jest godny uwagi i pozwala sądzić, że te minerały mogą zawierać pierwiastek o wiele bardziej aktywny niż uran.

Małżonkowie Curie w laboratorium przy ulicy Lhomond, Wellcome images, L0001761

Zaciekawiony wynikami eksperymentów żony, Pierre postanowił przyłączyć się do prac dotyczących odkrycia nowego pierwiastka. Tajemniczy pierwiastek chemiczny dawał się badać i zdradzał swoją obecność tylko poprzez swoją aktywność. Małżonkowie Curie w komunikacie z 18 lipca 1898 roku pt. O nowym ciele promieniotwórczym zawartym w smółce uranowej napisali: Nie udało nam się znaleźć sposobu, by wyodrębnić z bizmutu substancję aktywną. Przypuszczamy, że ciało, które wyodrębniliśmy ze smółki uranowej, zawiera nieznany jeszcze metal, zbliżony do bizmutu ze swoich właściwości chemicznych. Jeśli istnienie tego metalu się potwierdzi, proponujemy dla niego nazwę polon – od imienia ojczyzny jednego z nas. W tytule komunikatu po raz pierwszy małżonkowie Curie użyli słowa promieniotwórczość (radioaktywność, francuskie radioactivité). Maria Skłodowska-Curie zadbała także, aby wieści o polonie ukazały się w języku polskim (M. Skłodowska-Curie, Poszukiwanie nowego pierwiastka w pehblendzie, „Światłoˮ, 1(54) 1898).

Cztery miesiące później, w listopadzie 1898 roku małżonkowie Curie wspólnie z Gustave’m Bémontem otrzymali próbkę zawierającą pierwiastek bar, której promieniotwórczość była dziewięćset razy większa od promieniotwórczości uranu. 26 grudnia 1898 roku wspólnie z Bémontem ogłosili kolejną pracę o odkryciu drugiego nieznanego pierwiastka chemicznego – radu. W komunikacie pt. O nowej silnie radioaktywnej substancji zawartej w blendzie smolistej napisali: Wyżej wyszczególnione fakty każą nam przypuszczać, że w tym nowym związku promieniotwórczym znajduje się nowy pierwiastek, który proponujemy nazwać radem. Nowy ten związek zawiera na pewno znaczną ilość baru, mimo to jednak jest on silnie promieniotwórczy. Promieniotwórczość radu musi być zatem ogromna. Przy pomocy Eugèneʼa Demarçay’ego – specjalisty w spektroskopii emisyjnej – małżonkowie Curie uzyskali widmo emisyjne radu. Nie udało im się jednak pozyskać takiego widma dla polonu. Okazało się, że w jednej tonie blendy uranowej znajduje się około 1,4 grama radu i tylko 0,1 miligrama polonu – jest więc to pierwiastek niezwykle rzadki. Należało jednak oba pierwiastki wyodrębnić, aby pokazać światu fizyki i chemii, że one istnieją.

Wnętrze szopy-laboratorium Państwa Curie, ok. 1900, Wellcome Collection. CC BY

W opuszczonym prosektorium przekształconym w laboratorium, przy ulicy Lhomond 42 – niedaleko Wyższej Szkoły Fizyki i Chemii Przemysłowej Miasta Paryża, Maria Skłodowska-Curie wraz z mężem dokonała jednego z największych odkryć w dziejach nauk ścisłych. Uczona wspominała: Była to pozbawiona wszelkich sprzętów szopa z desek, o cementowej podłodze i oszklonym dachu, przez który miejscami przeciekał deszcz. Całe wyposażenie składało się ze zniszczonych drewnianych stołów, żelaznego pieca, dającego bardzo niedostateczne ciepło i z tablicy, na której Pierre chętnie pisał i rysował. Nie było tam wyciągu do robót, przy których wydzielają się szkodliwe gazy, trzeba było zatem wykonywać takie prace na podwórzu, gdy pogoda na to pozwalała. Podczas deszczu musieliśmy je prowadzić w szopie, przy otwartych drzwiach. […] I oto w tej nędznej, starej szopie przeżyliśmy najlepsze, najciekawsze nasze lata, poświęcając całe dnie zamierzonemu dziełu. Często też musiałam w niej przyrządzać posiłek, ażeby nie przerywać jakiegoś ważnego doświadczenia. Niekiedy wypadało mi spędzać cały dzień na mieszaniu gotującej się masy ciężkim prętem żelaznym, prawie tak wielkim, jak ja sama. Zdarzało się, że byłam wtedy naprawdę przemęczona. Kiedy indziej znów robota polegała na niezmiernie drobiazgowej i delikatnej krystalizacji frakcjonowanej w celu stężenia roztworu radu.

 

Dzięki fabryce uranu znajdującej się w Jachymowie Maria Skłodowska-Curie otrzymała tonę ziemi, którą stanowiły odpady po wydzieleniu z niej uranu. W pracy doktorskiej uczona pisała: To ta pozostałość zawiera substancje radioaktywne; jej czynność promieniotwórcza jest cztery i pół razy większa od aktywności uranu metalicznego. Rząd austriacki, do którego należą kopalnie blendy, uprzejmie zaoferował nam na cele naszych poszukiwań jedną tonę tych odpadów i upoważnił kopalnie do dostarczania nam większej ilości ton tego materiału. W 1902 roku po niezwykle pracochłonnych, żmudnych, a nade wszystko fizycznie ciężkich eksperymentach Maria otrzymała jeden decygram chlorku radu i wyznaczyła masę pierwiastka na 225±1 u. Hélène Langevin-Joliot, wnuczka uczonej, wspomniała, że Maria z roku na rok stawała się coraz wyraźniej chemikiem, zaś Pierre koncentrował się na fizyce. Babcia była bardziej cierpliwa od dziadka, świetnie zorganizowana, odważna, o bardzo silnej osobowości. Obydwoje pracowali niezwykle ciężko, ale zachowywali też pewien umiar. Między odkryciem polonu i radu, choć wiedzieli już o istnieniu drugiego pierwiastka, przerywają pracę i jadą na wakacje do Owernii na południe Francji.

Notatki laboratoryjne Marii Skłodowskiej-Curie, Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie.

Zdarzało nam się powracać wieczorem po kolacji, by rzucić okiem na nasze królestwo. Bezcenne produkty, dla których nie mieliśmy pomieszczeń, leżały porozkładane na stołach i podłodze; ze wszystkich stron dostrzec było można słabo świecące kształty i ta poświata, jak gdyby zawieszona w ciemnościach, była wciąż od nowa przyczyną wzruszenia i zachwytu – wspominała Maria. Małżonkowie Curie jako pierwsi spostrzegli, że preparaty promieniotwórcze świecą i wydzielają ciepło, że zabarwiają szkło i porcelanę, że promieniowanie wysyłane przez rad przechodzi przez powietrze, przekształca tlen cząsteczkowy w ozon. Z kolei Pierre Curie rozpoczął badania biologiczne z użyciem soli radu. Przez kilka godzin wystawił swoje ramię na działanie radu. Dokładnie obserwował i opisywał proces tworzenia się rany oraz jej gojenia. Stwierdził, że skóra stała się czerwona na przestrzeni sześciu centymetrów kwadratowych; wyglądało to jak oparzenie, lecz nie bolało prawie wcale. […] Skóra rąk przejawia ogólną tendencję do łuszczenia się; końce palców, którymi trzymaliśmy tubki lub naczynia z silnie aktywnymi produktami, stają się twarde i czasem bardzo bolesne; u jednego z nas stan zapalny końców palców trwał przez dwa tygodnie i zakończył się zupełnym złuszczeniem skóry, ale bolesność nie ustąpiła całkowicie jeszcze nawet po upływie dwóch miesięcy. To właśnie dzięki pionierskim pracom Pierre’a Curie zawdzięczamy powstanie chemii radiacyjnej oraz nowej terapii leczenia raka.

Niezwykła niezłomność, geniusz, talent eksperymentatorski i nowatorskie podejście do tajemniczego świata atomów Marii Skłodowskiej-Curie i Pierreʼa Curie sprawiło, że uporządkowany świat fizyki i chemii musiał przejść rewolucję, która wprowadziła ludzkość w erę potęgi atomowej.

 

Zalecana literatura:

  1. M. Skłodowska-Curie, Autobiografia i wspomnienia o Piotrze Curie, Dom Wydawniczo-Promocyjny GAL, Warszawa, 2004.
  2. M. Skłodowska-Curie, Badanie ciał radioaktywnych, reprint wydania z 1904 roku, Komitet Historii Nauki i Techniki, Wydział I Nauk Społecznych PAN, Warszawa, 1992.
  3. M. Skłodowska-Curie, Poszukiwanie nowego pierwiastka w pehblendzie, „Światło”, 1898, nr 1 (54).
  4. P. Curie, M. Curie, G. Bémont, Sur une nouvelle substance fortement radio-active, contenue dans la pechblende, „Comptes Rendus”, 1898, nr 127, ss. 1215–1217.
  5. M. Skłodowska-Curie, Promieniotwórczość, reprint wydania z 1939 roku, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011.
  6. E. Curie, Madame Curie, reprint z 1938 roku, Ishi Press International, New York, 2017.
  7. J. Hurwic, Maria Skłodowska-Curie i promieniotwórczość, Wydawnictwo Edukacyjne Żak Zofii Dobkowskiej, Warszawa, 2008.
  8. T. Pospieszny, Nieskalana sławą. Życie i dzieło Marii Skłodowskiej-Curie, Novae Res, Gdynia, 2015.
  9. S. Quinn, Życie Marii Curie, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1997.

Źródła ilustracji: Portret Marii Skłodowskiej-Curie pochodzi z Library of Congres, sygn. LC-DIG-ggbain-07682.

Maria Goeppert-Mayer

Maria Goeppert-Mayer, b.d., domena publiczna.

Jeśli kochasz naukę, wszystko, czego naprawdę pragniesz, to kontynuowanie pracy. Nagroda Nobla wzbudza emocje, ale nie zmienia niczego.

(Maria Goeppert-Mayer)

  • Maria Goeppert-Mayer urodziła się 28 czerwca 1906 roku w Katowicach, gdzie spędziła pierwsze cztery lata życia;
  • pochodziła z niezwykle znanej i zasłużonej dla Śląska rodziny profesorskiej:
    • ojciec – Friedrich Göppert był lekarzem i profesorem pediatrii, przyczynił się do zwalczenia epidemii zapalenia opon mózgowych;
    • dziadek – Heinrich Robert Göppert był profesorem prawa;
    • pradziadek – Johann Heinrich Robert Göppert był profesorem botaniki, twórcą Muzeum Botanicznego we Wrocławiu.
  • ze strony rodziny ojca Maria była siódmą generacją profesorów uniwersyteckich;
  • zmieniła pisownię nazwiska na angielską, kiedy przeniosła się do Stanów Zjednoczonych;
  • słynęła z urody. Uważano ją za najpiękniejszą kobietę w Getyndze. Victor Weisskopf wspominał, że kochali się w niej wszyscy, a ona była wielką flirciarą i każdego umiała sobie owinąć wokół palca. Sama Maria mówiła: Nie byłam wcale piękna. Getynga była klasycznym europejskim miastem uniwersyteckim, w którym córki profesorskie były na szczytach towarzyskich, były też straszliwie rozpieszczane i popularne.
  • do końca życia ceniła i przyjaźniła się ze swoim mistrzem i mentorem Maxem Bornem;
  • praca doktorska, którą obroniła w 1930 roku zawierała tezy, które znalazły potwierdzenie praktyczne dopiero w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku przy pomocy nowo odkrytych wówczas laserów;
  • była niezwykle uzdolniona matematycznie – Enrico Fermi i Edward Teller byli pod ogromnym wrażeniem jej zdolności – jednak jako dziedzinę studiów wybrała fizykę;
  • mężem Marii był Joe Meyer amerykański chemik, który nieustannie wspierał ją w pracy. Kiedy Maria wątpiła w realizacją swojego doktoratu Joe powiedział: Gosposie w Stanach Zjednoczonych są niezwykle drogie, ale obiecuję je wynająć… jeśli tylko pozostaniesz nadal fizykiem!
  • była niezwykle oddana pracy naukowej. Jej córka Marie-Anne powiedziała kiedyś Dwóch naukowców w rodzinie to o półtora za dużo.
  • pracowała bez wynagrodzenia na Johns Hopkins University (1931–1939), Columbia University (1939–1946);
  • w czasie drugiej wojny światowej brała udział w pracy nad bombą atomową w ramach Projektu Manhattan;
  • od 1946 była profesorem w Institute of Nuclear Studies przy University of Chicago, gdzie pracowała m. in. z Enrico Fermim, Edward Tellerem i Haroldem Ureyem;
  • pracę, która przyniosła jej Nagrodę Nobla, wykonała, gdy pracowała na część etatu w Argonne National Laboratory w okresie pobytu w Chicago. Od 1960 była profesorem Uniwersytetu Kalifornijskiego w La Jolla, San Diego;
  • jest drugą kobietą uhonorowaną Nagrodą Nobla z fizyki (1963 rok), a pierwszą, która otrzymała to wyróżnienie za prace teoretyczne;
  • Nagrodę Nobla otrzymała sześćdziesiąt lat po Marii Skłodowskiej-Curie;
  • po otrzymaniu Nagrody Nobla powiedziała: Ku mojemu zaskoczeniu zdobycie nagrody nie było aż tak ekscytujące, jak wykonanie samej pracy. To była fajna zabawa, widząc, jak to działa. […] Jeśli kochasz naukę, wszystko, czego naprawdę pragniesz, to kontynuowanie pracy. Nagroda Nobla wzbudza emocje, ale nie zmienia niczego;
  • paliła ogromne ilości papierosów. Często podczas wykładów myliła się i próbowała pisać na tablicy papierosem, a zaciągnąć się kredą;
  • podczas drugiej wojny światowej pomagała kolegom z Niemiec. Jedna z emigrantek mieszkała w jej domu przez dwa lata;
  • Po dojściu Hitlera do władzy pisała do Borna: Jestem Niemką, która nie chciała uwierzyć, że ludzie, których znałam i lubiłam, mogli się tak zmienić nawet za czasów nazistów;
  • w 1951 roku poznała Johannesa Hansa Daniela Jensean, który niezależnie od niej doszedł do podobnych wniosków związanych z powłokowym modelem jądra atomowego. Uczeni niemal natychmiast się zaprzyjaźnili. Biograf uczonej Joseph Ferry twierdzi, że Maria znalazła w Jensenie brata, którego nigdy nie miała. Podczas gdy Joe mógł być twardy i arogancki, Jensen był łagodny i przyjazny. Maria i Jensen dzielili miłość do muzyki, podczas gdy Joe był na nią nieczuły. Znaleźli także szczególne znaczenie w tym, że obchodzili wspólnie urodziny i potrzebowali okularów. Czasami żartowali, że są bliźniętami, które zostały rozdzielone w chwili urodzenia. Jensen nawet podpisał swoje listy do Marii „z miłością, Twój brat bliźniakˮ;
  • Wolfgang Pauli nazywał ją Cebulową Madonną;
  • jest współautorką dwóch niezwykle ważnych książek Statistical Mechanics (John Wiley and Sons, New York, 1940) wraz z mężem Josephem E. Mayerem oraz Elementary Theory of Nuclear Shell Structure (John Wiley and Sons, London, 1955) wraz z J. H. D. Jensenem;
  • w październiku 1959 roku Maria przeszła wylew krwi do mózgu, w wyniku czego doznała paraliżu lewej części ciała. Miała problemy z mówieniem i poruszaniem ręka. Straciła też słuch w lewym uchu. Nie zrezygnowała jednak z palenia papierosów;
  • w październiku 1967 roku z okazji setnej rocznicy urodzin Marii Skłodowskiej-Curie uczona przyjechała do Polski. Zapytana przez sekretarza naukowego PAN profesora Henryka Jabłońskiego, czy ma jakieś szczególne życzenia, odparła bez namysłu: Chcę odwiedzić Katowice. Niestety miasta nie miała okazji zobaczyć;
  • jej koncepcja powłokowego modelu jądra atomowego oparta jest na tzw. liczbach magicznych. Uczona zauważyła, że niektóre pierwiastki chemiczne np. hel, tlen, wapń czy cyna są szczególnie trwałe. Zorientowała się, że one mają określone liczby protonów lub neutronów (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, a dla samych neutronów także 184. Dla protonów magiczna może być liczba 114, 120, 126);
  • swoje spostrzeżenie opisała w następujący sposób: Wyobraź sobie salę pełną tańczących walca. Tancerze przesuwają się dookoła tej sali w koncentrycznych kołach. Dalej pomyśl, że w każdym kole możesz zmieścić dwa razy więcej tancerzy jeśli jedna para wiruje w kierunku ruchu wskazówek zegara, a druga w przeciwnym. A potem dodatkowa wariacja: pomyśl, że ci tancerze wirują w porywach, jak mistrzowie. Niektóre z tych par, które wirują w kierunku wskazówek zegara robią porywy w tym samym kierunku. Porywy pozostałych par są w kierunku przeciwnym. Tak samo z parami wirującymi w kierunku przeciwnym do kierunku wskazówek zegara – niektóre wykonują zrywy w tym samym kierunku, inne w przeciwnym;
  • słynęła z urządzania niezwykle wystawnych przyjęć bożonarodzeniowych;
  • prawie przez całe życie była dyskryminowana ze względu na płeć. Uważano, że jest zbyt ładna by być mądrą;
  • uczona zmarła w 1972 roku na rozległy zawał serca;
  • w Katowicach znajduje się mural poświęcony jej pamięci zatytułowany –Tańcząca z atomami.
Maria Goeppert-Mayer i król Szwecji Gustaw Adolf w trakcie ceremonii wręczenia Nagrody Nobla, Sztokholm 1963, Archiwum Instytutu Smithsonian, sygn. SIA2008-1866