В большом саду при новом доме, который Мари сняла в Со, она нашла комнату, где можно было установить высокую перекладину с трапецией, повесить кольца и скользкий канат для лазания. Ева была еще слишком маленькой, чтобы подтягиваться или раскачиваться самостоятельно, но девятилетняя Ирен сразу же полюбила гимнастику, как и всевозможные занятия на свежем воздухе, от пеших прогулок и катания на велосипеде до садоводства. Теперь у нее был собственный огородик, который она могла возделывать по своему вкусу, лишь немного прислушиваясь к советам дедушки.
«Моя милая дорогая Мэ, – писала Ирен домой матери летом 1907 года с каникул в Нормандии, куда поехала с семьей своего дядюшки Жака. – Я очень рада быть на море, строю очень красивые крепости из песка, а на руках и ногах у меня очень красивые царапины, ссадины и дерябины».
Мэ и дедушка были единодушны во мнении, что маленькая Ирен – копия Пьера в детстве: ей не подходят наставления в виде суровых выговоров или долгие часы корпения в классе. Маленький Пьер бродил по лесам в парижских предместьях и учился у частных наставников, в том числе у собственного отца и старшего брата, пока не поступил в университет. Мари, вспоминая деспотичную атмосферу собственных школьных лет, теперь организовала кооперативную школу, чтобы удовлетворять образовательные потребности своей дочери.
С помощью друзей и коллег, у которых тоже были дети, она собрала «звездный» преподавательский состав. Жан Перрен, который был ближайшим соседом семьи Кюри на бульваре Келлермана, вызвался преподавать химию и проводил уроки в своей сорбонской лаборатории раз в неделю. Его жена Анриетта учила детей истории и французскому в собственной гостиной. Две дочери Перренов, Франсис и Алин, давние подруги Ирен по играм, теперь стали ее одноклассницами, как и семеро других знакомых детей в возрасте от восьми до двенадцати лет. Эта кооперативная школа напоминала «Летучий университет» юности Мари тем, что ее учащиеся для занятий перемещались с места на место. Они ездили поездом в Фонтене-о-Роз, чтобы брать уроки английского, немецкого и географии у мадам Алисы Шаванн, чей муж Эдуар был преподавателем китайского языка в Коллеж де Франс. Анри Мутон из Пастеровского института вел уроки биологии. Скульптор Жан Магру показывал детям, как надо лепить и рисовать, а также проводил с ними экскурсии по коллекциям Лувра. Физик Поль Ланжевен, ученик Пьера, который стал его преемником в промышленной школе, а также заменял Мари в Севре, преподавал математику. Сама Мари по четвергам учила физике в лаборатории Кюри. Она подчеркивала важность измерений, ценность умения быстро считать в уме. Она показала детям, как изготовить и отладить барометр, и они с изумлением увидели, что собранный ими предмет действительно выполняет функции, для которых предназначен. Этим барометром они могли измерять давление воздуха, чтобы предсказывать изменения погоды.
«Эта маленькая компания, которая едва научилась читать и писать, получила разрешение проводить манипуляции, участвовать в экспериментах, собирать аппаратуру и испытывать реакции, – восхищался колумнист светских новостей, до которого дошли слухи о происходящем. – Сорбонна и здание на улице Кювье пока еще не подорваны».
Лишь пара городских кварталов отделяла Сорбонну, где «маленькая компания» изучала химию, от «здания на улице Кювье», где располагалась лаборатория Кюри. Но для Мари эти разные адреса символизировали пропасть между достойной лабораторией, которую всегда хотел Пьер, и тем жалким помещением, что было ему выделено. Она считала своим долгом расширить и улучшить владения, некогда бывшие для них общими, в память о муже. В настоящее время лаборатория занимала комнаты по обе стороны от широкого двора флигеля. Маленький отдельно стоящий павильон был выстроен во дворе для супругов Кюри в 1904 году. Внутри павильона продукция «Солей радия» Эмиля Арме де Лиля проходила тонкие заключительные этапы очистки в процессе фракционной кристаллизации, чтобы подготовить хлорид радия для исследовательских целей.
По мере возможности Мари старательно завершала исследования, прерванные безвременной смертью Пьера. Вскоре все его опубликованные работы должны были заново выйти в свет в виде полного собрания сочинений, отредактированного двумя его близкими друзьями и бывшими учениками, Шарлем Шенево и Полем Ланжевеном. Когда Поль попросил Мари написать предисловие, она отложила в сторону личный дневник, в котором обращалась к Пьеру, и воспользовалась этой возможностью, чтобы превознести его публично.
«Безусловно, – писала она, – он обладал способностью оказывать глубокое влияние не только своим великолепным умом, но и моральной честностью и бесконечным обаянием, которое излучал и к которому трудно было остаться равнодушным». Нежелание Пьера публиковать ничего, кроме самых элегантных и показательных результатов, объясняла она, ограничивает нынешнее издание шестью сотнями страниц. В последний год своей жизни ее покойный муж верил, что стоит на пороге – наконец-то! – создания лаборатории своей мечты, где будет собрана команда сотрудников, разделяющих его страсть к исследованиям, в то время как он будет развивать свою блестящую научную карьеру вплоть до самой старости. Увы, заключала она, «рок судил иначе, и мы должны склониться перед его непостижимым суждением».
Мари нашла нового получателя – немецкого физика Германа Старке – для стипендии, которую предлагала Гарриет Брукс. Переполненная лаборатория с трудом могла вмещать дополнительных исследователей, но Мари прислушалась к рекомендации норвежского химика по имени Эйвинд Бедткер, который продвигал еще одного потенциального кандидата: «Мисс Гледич, – писал Бедткер, – высокообразованный и умный химик. Она хотела бы работать с вами чисто из любви к науке, а не чтобы получить какую-либо степень». Он заверял мадам Кюри: «Когда познакомитесь с нею, вы будете готовы сделать для нее что угодно и не пожалеете о том, что открыли для нее двери своей лаборатории». Мисс Гледич он помогал советом и не только – вплоть до того, что указал точные формулировки ее писем к мадам директору, поскольку хорошо знал письменный французский.
После того как все договоренности были заключены, Бедткер поздравил свою протеже: «Мне приятно знать, что после столь многих лет напряженных трудов, в основном на благо других людей, вы наконец-то получите возможность заниматься работой в лучших условиях, чем здесь, на родине. И я уверен, окажется, что вы выбрали верное ответвление химии».
Двадцатисемилетняя Эллен Гледич, по-видимому, единственная энтузиастка радиоактивности во всей Норвегии, пока еще в глаза не видела радиоэлементов. Она училась на фармацевта и зарабатывала на жизнь, помогая Бедткеру в лаборатории органической химии в Королевском университете Фредерика в Кристиании, так тогда назывался Осло, где все ее коллеги и студенты были мужчинами. Открытия из нового мира радиоактивности, о которых она узнавала из иностранных журналов, таких как Comptes rendus и Journal of the Chemical Society Transactions, увлекали ее до крайности. Она пересказала то, что узнала о ее пока еще краткой истории и чудесах радия, в статье, которую написала для популярного ежемесячного журнала For Kirke og Kultur. Однако Эллен понимала: для того чтобы заняться этой новой наукой, ей нужно получить опыт за границей, будь то у Резерфорда в Манчестере, или в Кавендише, или, возможно, в Вене, где тоже шли активные исследования, или – предпочтительнее всего – в Париже, у ее кумира мадам Кюри.
Прибыв осенью 1907 года в лабораторию Кюри, Эллен Гледич быстро завоевала доверие нового начальства своей ловкой, терпеливой, методичной манерой работы – навыками, которые она отточила, приобретая предшествующий профессиональный опыт и еще раньше, будучи ответственной старшей сестрой в семье, где у нее было десять младших братьев и сестер.
Под руководством мадам Кюри и Андре Дебьерна мадемуазель Гледич изучила метод фракционной кристаллизации, созданный в старом сарае. Теперь настала ее очередь увеличивать лабораторный запас радия с помощью этого процесса, извлекая крупицы такого желанного хлорида радия из матрицы, состоявшей преимущественно из хлорида бария.
Она начинала по инструкции, растворив порцию материала в дистиллированной воде, вскипятив раствор, затем позволив ему остыть в закрытой капсуле. Хлорид радия, менее растворимый, чем хлорид бария, кристаллизовался из раствора быстрее. Красивые желто-оранжевые кристаллы формировались на дне капсулы и показывали приемлемую степень радиоактивности при тестировании в ионизационной камере. Но этот небольшой и все еще нечистый урожай был только первым этапом длительной процедуры. Далее Эллен сливала «надосадочную жидкость» – часть раствора над кристаллами – и позволяла части ее выпариться, что давало ей второй урожай кристаллов, менее радиоактивных, чем первый. Затем она повторяла весь процесс с обеими порциями, подвергая каждую растворению, кипячению, выпариванию, сливу жидкости, кипячению и просушке, что в результате давало четыре порции кристаллов. Их она сокращала до трех, смешивая две средние; затем вновь подвергала все три порции этому поэтапному процессу. Она продолжала разделять и повторять манипуляции, пока не получала фракцию, не демонстрировавшую никакой радиоактивности, которую могла со спокойной душой выбросить. Вернувшись к остальным, она повторяла все этапы заново. Пока она продолжала в том же духе, систематически выбрасывая неактивные фракции из каждой порции, количество материала постепенно уменьшалось, зато увеличивалась его радиоактивность, пока она не отделяла весь хлорид бария, после чего оставалась крохотная доля чистого хлорида радия.
Эллен Гледич
«Не понимаю, как мне вообще это доверили, – вспоминала впоследствии Эллен. – У меня в руках был препарат радия стоимостью в 100 000 франков».
Как и предвидел Эмиль Арме де Лиль, медицинское применение радия сильно увеличило ценность этого элемента, а его редкость задрала цену еще выше. Чтобы удовлетворить спрос, он обшаривал землю Франции – как и других стран – с помощью целой сети старателей в поисках новых источников. При появлении каждого такого «кандидата» лаборатория Кюри оценивала его и экспериментировала со средствами извлечения радиоэлементов из смеси других материалов. Если руда показывала многообещающий результат, определяемый неоднократными замерами радиоактивности, то лаборатория рекомендовала фабрике конкретные процедуры по экстракции – и сразу же пыталась «выпрямить» или иным способом усовершенствовать эту процедуру. Но ничто не могло изменить сурового факта снижения окупаемости в этом бизнесе: тонна камня давала в лучшем случае один фунт «сырых» солей, из которых мадам Кюри – а теперь и Эллен Гледич – извлекала всего один-два миллиграмма чистого хлорида радия.
В первые несколько недель в лаборатории Эллен отваживалась говорить почти исключительно bonjour и bonsoir, стесняясь своего корявого французского. Когда она приняла приглашение мадам Кюри провести воскресный день en famille (по-семейному)[16] в ее доме в Со, она нашла себе самую подходящую собеседницу в лице десятилетней Ирен. Со временем Эллен научилась так же приятно беседовать с Эжени Фейтис, «дядюшкой Андре» Дебьерном, Перренами, Ланжевенами и другими постоянными гостями этих воскресных сборищ.
Чтобы заинтересовать Эллен, а также развивать ее как ученого, Мари предложила ей исследовательский проект, вдохновленный недавним утверждением сэра Уильяма Рэмзи из Университетского колледжа Лондона о трансмутации.
Рэмзи было пожаловано звание рыцаря и присуждена Нобелевская премия 1904 года по химии за ряд открытий новых элементов в 1890-х годах. Все его находки были газами, и все они были необычны тем, что отказывались реагировать с другими элементами. Он дал им названия соответственно их высокомерному поведению – от аргона, «праздный» по-гречески до ксенона – «чужак». Рэмси также показал, что гелий, элемент, впервые обнаруженный в спектре Солнца и давно считавшийся существующим только на Солнце, встречался и на Земле и принадлежал к той же группе инертных, или «благородных», газов, которые не смешивались с другими элементами.
Радиоактивные эманации радия, тория и актиния, одновременно газообразные и инертные, привлекли внимание Рэмзи как возможные члены его семейства благородных газов. В недавнем исследовании он подверг медь – нерадиоактивный элемент – воздействию эманации радия. Результатом, как он писал, была трансмутация меди в литий, самый легкий из металлов. Другие исследователи сомневались в этом результате, даже презрительно отзывались о нем в кулуарах, но единственным приемлемым способом возразить Рэмси было повторить то, что он делал, и выяснить, что он сделал неправильно. Это и была задача, которую Мари выбрала в качестве посвящения для Эллен: объединить усилия в оспаривании опубликованных результатов уважаемого и отмеченного многими наградами ученого.
«Во время этих экспериментов, – вспоминала Эллен в своих мемуарах, – я смогла увидеть и оценить Мари Кюри за работой над научной проблемой. Она была очень точна в манипуляциях, она судила обо всем, что получалось, с живым критичным умом и оценивала результаты с совершенной ясностью. Я видела, насколько близко к сердцу она принимала успех эксперимента. Она была безутешна, когда осознавала, что введение эманации не достигло успеха; когда все шло хорошо, она была счастлива, ее глаза горели и улыбка преображала ее обычно печальное лицо».
Им потребовалось несколько месяцев для завершения работы над вопросом меди и лития. Точно повторив путь Рэмзи, они заявили, что действительно видели возникновение лития – но не по тем причинам, которые предполагал Рэмзи. Литий, вместо того чтобы возникать из меди путем трансмутации, вероятнее всего, выделялся из стеклянных сосудов в его лаборатории. Когда они заменили стеклянные контейнеры платиновыми и вновь прогнали весь процесс от начала до конца, в конечном продукте лития не обнаружили. Этот результат, потенциальное посрамление для Рэмзи, увенчал триумфом первый из запланированных Эллен двух лет в Париже. В номере Comptes rendus от 10 августа 1908 года и на страницах Le Radium подпись «м-ль Гледич» стояла рядом с подписью «м-м Кюри».
В 1908 году, после двух лет преподавания курса в Сорбонне на месте Пьера, Мари унаследовала его официальное звание университетского профессора. Ее полностью подтвержденное признание как первой женщины-профессора создало прецедент не только для Франции, но и для всей Европы. Со своим громким именем и высоким положением она теперь стала настоящим магнитом для воодушевленных «радиоактивистов». И ответила согласием на шесть новых просьб от независимых исследователей, стремившихся получить место в лаборатории Кюри.
В сентябре Андре Дебьерн представил текущие идеи Мари по расширению лаборатории Эмилю Арме де Лилю, владельцу «Солей радия». Промышленник с готовностью подтвердил, что поддержит ее план. По его словам, это была «большая честь», и он заявил, что «весьма рад» разместить на своей фабрике постоянный филиал ее исследовательской лаборатории. Он был готов немедленно предоставить в ее распоряжение одного из своих работников и не только выделить площадь для лаборатории, но и обеспечить личным кабинетом мсье Дебьерна. «Я сделаю все необходимое, – обещал он в письме, – чтобы разместить новое предприятие под вашим руководством».
Связь имени Мари Кюри с его продукцией обеспечивала Арме де Лилю неисчислимые преимущества в сфере с постоянно растущей конкуренцией. В то же время постоянный приток его продукции в ее лабораторию позволял мадам Кюри проводить такие испытания, как эксперимент Рэмзи, от которых Резерфорд и другие исследователи отказались из-за отсутствия достаточного количества радия. Она уже задумала новый проект, касавшийся генеалогии радиоэлементов.
После того как атом радия испускал альфа-частицу и превращался в атом газообразной эманации, эта эманация испускала альфа-частицу, становясь радиоактивным твердым веществом, предварительно названным «радием А», которое, в свою очередь, трансформировалось путем альфа-эмиссии в «радий В». В последующие дни, недели, месяцы и годы за счет испускания альфа- или бета-частиц происходили дальнейшие трансмутации, более или менее быстро приводившие к появлению «радия С», «радия D» и «радия Е», затем полония и, наконец, стабильного конечного продукта – свинца.
Места, которые радий и полоний по праву занимали в периодической таблице и которые неоднократно отстояла для них Мари, отличались от статичных позиций, скажем, серебра или золота. Место каждого радиоактивного элемента было не конечным пунктом назначения, а лишь промежуточной точкой на долгом пути из одного места в какое-то другое.
Как радий порождал другие элементы, так он, по-видимому, и сам возникал из других элементов, в конечном счете – из урана. Тот факт, что в природе радий никогда не встречался в одиночку, но всегда и только в присутствии урана, указывал на их родственную связь. Действительно, некоторые исследователи в Соединенном Королевстве и Соединенных Штатах активно пытались «вырастить» радий из урана в своих лабораториях. До сих пор они приписывали свои неудачи предположительно «мафусаиловскому» гигантскому периоду полураспада урана, который, как было принято считать, продолжался целые эоны. Те же исследователи заподозрили, что между ураном и радием в этой линии наследования стоит еще некоторое число промежуточных элементов.
Еще один путь раскрытия генеалогии радия скрывался в разнообразии урановых руд в далеко отстоящих друг от друга месторождениях в разных точках мира. Если бы в каждом случае преобладало одно и то же соотношение радия с ураном, то эта общая пропорциональность продемонстрировала бы материнско-дочерние – или, скорее, материнско-внучатые – отношения.
Как только Эллен Гледич в 1908 году вернулась в Париж из отпуска, который провела в Норвегии с семьей, Мари принялась убеждать ее заняться вопросом соотношения радия и урана.