Сюзанна Вейль, уроженка Парижа двадцати шести лет от роду, прибыла во флигель Сорбонны в начале осеннего семестра 1912 года, рассчитывая получить опыт работы с радиоактивностью под руководством мадам Кюри. Однако, столкнувшись с реальностью постоянного отсутствия мадам директора в лаборатории, мадемуазель Вейль решила перейти в химическую лабораторию Жоржа Урбена, специалиста по редкоземельным металлам – группе из пятнадцати близкородственных металлических элементов.
Впервые за все время с момента образования лаборатории Кюри в ней не работала ни одна женщина, даже сама Мари. Ее медленное выздоровление затянулось на всю осень и часть зимы.
Когда же утром 21 февраля 1913 года она пустилась в первую поездку по официальной надобности, они с Андре Дебьерном пересекли весь город, чтобы доставить ее драгоценный стандарт радия в Международное бюро мер и весов (Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)). Это бюро, где обитали эталонные метр и килограмм, располагалось по соседству с той школой в Севре, где Мари вела свои первые уроки физики. Величественные каштаны в парке Сен-Клу как будто радостно приветствовал ее в знакомых местах. Выбор Бюро в качестве хранилища для эталона умилостивил иностранных членов комиссии по стандарту радия, которых возмущала мысль о том, что международный стандарт будет храниться в лаборатории мадам Кюри. Для них BIPM являл собой нейтральную территорию с мировой известностью. Но хотя это бюро пользовалось всемирным авторитетом, Мари уточнила договоренность по радию, воспользовавшись личными связями с заместителем его директора, Шарлем-Эдуаром Гийомом, старым и доверенным другом Пьера.
Гийом постановил, что стандарт радия должен храниться неофициально, поскольку в бюро не было собственной экспертизы по радиоактивности. Сам Гийом специализировался на металлических сплавах, к числу которых относилась, например, комбинация платины и иридия, из которых состояли международные прототипы метра и килограмма. Эти два бесценных предмета наряду с шестью точными копиями каждого из них расположились в подземном сейфе с запиравшейся на три замка и бронированной с обеих сторон дверью. Стандарт радия предстояло хранить в отдельном сейфе, расположенном на один этаж выше платиново-иридиевых прототипов, среди остальных их дубликатов. Разумеется, BIPM не могло нести ответственности в том случае, если бы какое-то несчастье, например пожар или кража, постигло стандарт радия. Поэтому чем меньше об этом станут говорить, тем лучше. Как было оговорено заранее, никакая публичность, никакая церемония не сопровождала тот момент, когда стандарт радия, запечатанный в свою маленькую стеклянную трубочку и упакованный в защитный металлический короб, покинул руки Мари, чтобы занять назначенное ему новое место на полке внутри специального сейфа, ключ от которого был только у Гийома.
Компенсацию расходов на изготовление стандарта Мари выплатили точно так же неофициально, через личные контакты. Когда на конгрессе 1910 года в Бельгии впервые встал вопрос о его стоимости, Эрнест Резерфорд подумывал обратиться за финансированием к заинтересованным лицам в правительстве. Однако этот путь привел бы к вмешательству правительственных бюрократов в дела комиссии, и поэтому Резерфорд призвал ее членов искать другие источники финансовой поддержки. В 1912 году богатый тесть Фредерика Содди, промышленный химик Джордж Бейлби из Глазго, согласился возместить мадам Кюри средства, вложенные в ее стандарт. В ответ она публично поблагодарила «доктора и мадам Бейлби» в статье для Journal de physique.
Ответственность за изготовление вторичных стандартов взял на себя венский Институт радия, который мог пользоваться богатым источником смоляной обманки – шахтой Санкт-Йоахимсталя. Вторичные стандарты должны были содержать меньшие количества радия, чем международный стандарт, и таким образом были бы дешевле в производстве, но отличались бы сравнимой чистотой. Прошедшие контроль качества вторичные стандарты предстояло распределить для использования на местах – в Германии, Соединенном Королевстве, Соединенных Штатах и вообще в любом месте, где будут проводиться исследования радиоактивности.
Доставив, как положено, в феврале стандарт радия в BIPM, Мари вернулась, чтобы забрать его, всего через пару месяцев, в мае. Прибыл первый вторичный стандарт из Вены, который был предназначен для Национальной физической лаборатории в Англии. Она провела все необходимые испытания в своей лаборатории, которую в последнее время начала называть Парижской лабораторией радиоактивности. В число сравнительных испытаний входили замеры радиоактивной эмиссии вторичного образца на протяжении ряда недель путем измерения его гамма-радиации с помощью электроскопа. Затем она подписала сертификат подлинности и отвезла международный стандарт обратно в Севр, где ему предстояло оставаться до тех пор, пока он снова ей не понадобится.
Лаборатория Кюри де-факто выступала в роли службы мер и весов чуть ли не с момента открытия радия. Пьер и Мари лично установили стандарты для французского промышленного производства, когда выдали Арме де Лилю и его «Солям радия» свою личную печать одобрения. В последние годы к Мари также обращались за сертификацией продукции двух дополнительных французских фабрик по производству радия, а также радиоактивной продукции, применявшейся в разных больницах и врачебных кабинетах. Предоставление этой услуги казалось ей настолько необходимой деятельностью, что она вписала ее в свои планы для нового Института радия, строительство которого теперь шло полным ходом. А пока она проводила работу по замерам настолько профессионально и эффективно, насколько было возможно. Каждый раз, когда в лабораторию Кюри поступал новый запрос, она отвечала согласием и никогда не ставила интересы одной личности или института выше прочих. Плата, которую Мари назначала за то время, которое она или Андре Дебьерн тратили на эти усилия, покрывала часть их других расходов. Она ни при каких обстоятельствах не позволяла никому, чья продукция заслужила сертификат качества лаборатории Кюри, похваляться этим фактом в коммерческой рекламе.
Несмотря на ее скрупулезный подход к этим вопросам, она впала в немилость у ректора Сорбонны Луи Лиара, который обвинил ее в торгашестве и действиях без подобающего разрешения факультета естественных наук. Мари на это возразила, что за сертификацией к ней обращаются в силу ее личного опыта, а не связи с университетом. И более того, она занимается этой работой ради общего блага, принимая плату лишь за потраченное время. Что же касается выдачи подписанных сертификатов, которая особенно разъярила Лиара, она утверждала, что не может гарантировать конкретные подробности своего анализа простым рукопожатием. Официальное расследование, проведенное Жоржем Урбеном, исключило какие-либо провинности с ее стороны.
Она постепенно возрождала свою научную деятельность, начав с исследований крайне низких температур, которые проводила с Хейке Камерлингом-Оннесом. Хотя их сотрудничество в Лейдене завершилось в июле 1911 года, они все это время придерживали публикацию результатов, надеясь расширить свои эксперименты. «Но, – объясняли они в своем совместном отчете, датированном 1913 годом, – поскольку до сих пор продолжать работу было невозможно в силу длительного недомогания одного из нас, мы сочли, что не стоит больше тянуть с публикацией наших результатов». Насколько они могли судить, экстремальный холод не оказывал никакого воздействия на характерное поведение радия.
На протеже мадам Кюри, Эллен Гледич, стремившуюся пробудить в Норвегии всеобщий интерес к радию, в первые месяцы 1913 года обрушился каскад сокрушительных личных потерь. Первой, в феврале, от туберкулеза умерла ее мать, Петра Бригитта Хансен-Гледич. Затем ее брат Август вернулся из инженерной школы в Германии, больной той же болезнью и умирающий. Через считанные недели их отец, Карл Кристиан Гледич, тоже пал жертвой туберкулеза.
К самым тяжким для этой семьи временам все выжившие братья и сестры Эллен уже достигли зрелости, за исключением самого младшего, одиннадцатилетнего Кристиана. Эллен, которой было в то время тридцать два года, сразу же взяла на себя заботу о брате. Ее сестра Бригит, вторая по старшинству, может быть, и хотела бы помогать ей, но вышла замуж за миссионера и вместе с ним уехала в Китай. Эллен нашла новую квартиру в столице, достаточно большую, чтобы поселиться в ней вместе с Кристианом и их двадцатилетним братом Адлером. На свою невеликую зарплату учительницы она, по сути, тянула бремя семейной жизни и материнства – только без мужа. «К счастью, – сочувственно утешала ее Мари, – я знаю, что вы сильны и отважны и способны преодолеть свои страдания, думая о тех, кто нуждается в вас».
Мари тем летом испытывала собственную силу и храбрость, взяв Ирен и Еву в пешее путешествие по альпийским долинам Энгадина в юго-восточной Швейцарии. Там они ежедневно совершали долгие экскурсии вместе с Альбертом Эйнштейном и его сыном Гансом. Мари не виделась с Эйнштейном со времен знакомства на Совете Сольвея в Брюсселе, где у них было время подружиться – как раз перед тем, как она стала жертвой прессы. «Я в таком бешенстве на низость, с которой публика в настоящее время смеет лезть в вашу жизнь, – писал он ей из Праги в ноября 1911 года, – что просто обязан выразить это чувство». Отмахнувшись от гнусных репортажей как от попытки «сброда удовлетворить жажду сенсаций», писал он, «я должен сказать вам, насколько восхищаюсь вашим умом, вашей энергией и вашей честностью и считаю себя счастливцем, потому что мне повезло лично познакомиться с вами в Брюсселе». Он «определенно счастлив», добавлял Эйнштейн, «что среди нас есть такие личности как вы и Ланжевен, настоящие люди, знакомство с которыми любой почтет за честь».
В походе в Швейцарии: мисс Мэнли (гувернантка) впереди с Евой Кюри и Гансом Эйнштейном; во втором ряду – Альберт Эйнштейн, Мари Кюри и Ирен Кюри
Во время своих прогулок по горам они вдвоем то и дело отставали от младшего поколения, обсуждая темы, представлявшие обоюдный интерес, на смеси немецкого и французского. Ева впоследствии вспоминала, как едва не рыдала от смеха, улавливая обрывки взрослых разговоров. Она клялась, что они с Ирен слышали, как Эйнштейн сказал их матери: «Понимаете ли, мне нужно совершенно точно знать, что происходит с пассажирами лифта, когда он падает в пустоту».
Хотя недавнее прошлое было для Мари тяжелым периодом, она следила за исследовательской деятельностью всех своих коллег. Эйнштейн развивал теорию относительности. Эксперименты Резерфорда с альфа-частицами раскрыли структуру атома. К его и других удивлению, положительно заряженные частицы теснились в центре, в окружении удаленных на некоторое расстояние отрицательно заряженных электронов. Резерфорд назвал эту центральную массу «ядром» – термином, заимствованным из биологии клетки.
Внешние электроны атома занимались обычными химическими делами, а именно – соединялись с другими атомами. Радиоактивность же происходила внутри ядра, где в любой момент внезапный мощный выброс ядерной частицы превращал атом одного элемента в атом другого.
Эти бесконечно малые по масштабу события оказывали огромное влияние. Согласно последним расчетам, тепло, выделяемое при радиоактивном распаде, согревало изнутри всю Землю. Геологи прежде считали, что Земля неуклонно остывает с момента ее формирования, и опасались ее ледяной кончины через пару тысячелетий. Но радиоактивность продлевала продолжительность жизни планеты далеко в будущее – и по той же причине отодвигала ее рождение далеко в прошлое. Скалы, датированные по новому методу измерения пропорции урана к свинцу, оказались на удивление древними. Оцениваемый возраст Земли скачком увеличился от пары десятков миллионов лет до нескольких миллиардов.
К 1913 году сообщество «радиоактивистов» распознавало три отчетливо выделяющихся ряда, или «семейства», радиоэлементов, каждый со своей собственной родословной. Радий принадлежал к наследственной линии урана, или «уранового семейства», отличного от «ториевого семейства» и «актиниевого семейства». Общее число всех продуктов распада во всех трех линиях родства составляло до тридцати четырех радиоэлементов, и все они вместе претендовали едва ли на треть числа свободных мест в периодической таблице между ураном, с которого радиоактивность начиналась, и свинцом, на котором радиоактивный распад заканчивался. Сверхизобилие промежуточных веществ грозило перевернуть вверх тормашками всю таблицу. В попытке восстановить порядок Фредерик Содди и другие указывали, что несколько радиоэлементов напоминают друг друга слишком сильно, чтобы считать их разными элементами. Они скорее были как вариации на общую тему. Хоть и разнились по радиоактивности, различаясь по эмиссиям и периодам полураспада, в химических реакциях они вели себя одинаково. Смешав их вместе, потом было невозможно отделить одно от другого никакими известными методами. Даже их спектры выглядели идентично. Поскольку с точки зрения химии все они есть одно и то же, утверждал Содди, они могут делить между собой одно положение в периодической таблице. Он как раз выступал с речью об этих «химически нераздельных радиоэлементах» однажды вечером в доме своих тестя и тещи, семейства Бейлби, когда еще одна гостья, присутствовавшая за ужином, врач и романистка из Глазго, Маргарет Тодд, предложила название для описания таких химических близнецов. «Изотопы» – от греческого слова, обозначающего «то же место».
Изотопы решили насущную проблему положения в периодической таблице. Они также намекнули на более глубокую истину, лежавшую в основе организации таблицы. Менделеев полагался на атомный вес как руководящий принцип, соответственно ему располагая элементы в восходящем порядке. Но тот факт, что у каждого изотопа был слегка иной атомный вес, указывал, что не вес, а что-то другое – что-то еще более фундаментальное – должно служить ключевой определяющей чертой элемента. Но что это может быть за черта, никто сказать не мог.
Чтобы объяснить неодинаковость массы ядер изотопов, ученые вообразили некую форму нейтрального балласта, находящуюся в ядре. Немного большее или меньшее количество этого пока неизвестного вещества определяло бы разницу, скажем, между торием с атомным весом 232 и его изотопом радиоторием с атомным весом 228.
В новом свете открытия изотопов Мари смогла понять, почему полученные ею в 1903 и 1907 годах значения атомного веса радия не полностью совпадали. Крохотное несоответствие указывало не на недостаток технического мастерства с ее стороны, не на изъян в умениях, а просто на то, что в каждом случае присутствовал разный набор изотопов. Поскольку радий теперь делил свое место в периодической таблице с несколькими химическими близнецами, такими как мезоторий 1 и торий Х, атомный вес радия в любом конкретном испытании должен представлять среднее значение, или медиану, между самым тяжелым и самым легким изотопами в смеси [22].
Мари не играла активной роли в недавних открытиях, касавшихся структуры атома и природы изотопов. Однако в каком-то смысле она создала возможность для всего происходящего. Она была той, кто изучал урановые лучи Беккереля, обнаружил их в новых местах, дал им новое имя и признал радиоактивность атомным свойством определенных элементов. Заподозрив присутствие полония и радия в смоляной обманке, она извлекла их из каменной пыли силой своей воли. Все, что она делала, чтобы обеспечить радию место в периодической таблице, укрепило ее собственную позицию как знаменосца этого открытия.