Лишь четыре человека, помимо Марии Кюри, были награждены двумя Нобелевскими премиями. Это Джон Бардин, который завоевал две премии по физике, в 1956 и 1972 годах; Лайнус Полинг, отмеченный за достижения в химии в 1954 г. и вклад в дело мира в 1962 г.; Фредерик Сангер – оба раза, в 1952 и 1980 гг., по химии; и К. Барри Шарплесс, тоже по химии, в 2001 и 2022 гг.

На сегодняшний день среди 225 нобелевских лауреатов-физиков насчитывается лишь 5 женщин, а среди 194 химиков их только 8.

Не все женщины, наставницей которых была мадам Кюри, включены в эту книгу. Некоторые, например Янина Гарчинская из Польши, Р. Гурвич из Литвы и некая «м-ль Ларш», промелькнули через лабораторию слишком быстро, чтобы их карьеру можно было сколько-нибудь подробно проследить. Лучший источник кратких биографий женщин, имевших отношение к лаборатории Кюри, можно найти в книге Les femmes du laboratoire de Marie Curie, написанной Натали Пижар-Мико (см. раздел «Библиография»).

Глава 1

До того как Дмитрий Менделеев опубликовал в 1869 году свою периодическую таблицу, многие другие ученые составляли свои списки и системы с целью организовать составляющие материального мира. Уильям Праут указывал в 1816 году, что все элементы являются множествами атомов водорода. Систематические подходы были предложены в XIX веке Иоганном Деберейнером, Леопольдом Гмелином, Александром-Эмилем Бегье де Шанкуртуа, Джоном Ньюлендсом, Уильямом Олдингом и Юлиусом Лотаром Мейером – и это далеко не все. План Менделеева одержал победу, поскольку он сделал больше всех прочих для развития и распространения идеи о том, что выстраивание элементов в порядке их атомного веса обнаруживает периодические повторения их свойств.

Теории и эксперименты, которые привели к обоснованным обозначениям атомного веса, включают работы Амедео Авогадро, Йенса Якоба Берцелиуса, Станислао Канниццаро, Генри Кавендиша, Джона Далтона, Жозефа-Луи Гей-Люссака, Александра фон Гумбольдта, Жозефа-Луи Пруста и Уильяма Праута.

Приставка «эка», которую Менделеев использовал в своих временных названиях для еще не открытых элементов, означает на санскрите «один». «Эка-кремний», например, стоял на один ряд ниже кремния прямо под ним – и действительно, германий именно туда и вписался. Хотя Менделеев предсказал существование нескольких новых элементов, ни одного из них он не открыл сам.

Глава 2

Муниципальная школа промышленной физики и химии (École Municipale de Physique et de Chimie Industrielles) была основана в 1882 г. властями города Парижа. В число ее именитых выпускников входят Андре Дебьерн, Фредерик Жолио, Поль Ланжевен и Жорж Урбен. Сегодня под новым названием – Высшая школа физики и химии – она является учебным и исследовательским заведением для получения образования на уровне бакалавриата и магистратуры и научных исследований, частью Парижского университета наук и литературы – Université PSL (Paris Sciences et Lettres).

Глава 3

После того как Пьер и Жак Кюри в 1880 г. открыли пьезоэлектрический эффект, Габриэль Липпман предположил, что этот эффект должен быть обратимым: не только определенные кристаллы генерируют электрический заряд, подвергаясь механическому напряжению, но и применение электрического разряда к тем же самым кристаллам должно вызывать механические изменения в их структуре. Братья Кюри доказали правоту Липпмана в 1881 г.

Поль Ланжевен впоследствии применил пьезоэлектричество к задаче обнаружения подводных лодок с помощью сонара. Сегодня эффект пьезоэлектричества используют всевозможные устройства, от струйных принтеров до кварцевых часов, от сканирующих зондовых микроскопов до электрогитар.

Глава 4

Наука спектроскопия родилась в 1859 году, когда химик Роберт Бунзен и физик Густав Кирхгоф, коллеги по Гейдельбергскому университету, разогревали известные химические элементы до раскаленного состояния, пропускали свечение через щель, линзу и призму, а затем изучали их излучение через увеличительное стекло, снабженное шкалой. Они заметили, что каждый элемент производит индивидуальную сигнатуру в цветах (длинах волны) света.

Первые электроскопы содержали пару золотых «листочков», которые расходились в стороны, регистрируя присутствие заряженного объекта. Измеряя скорость и степень расхождения этих листочков по шкале, встроенной в прибор, наблюдатель определял величину заряда.

Глава 5

Радий обязан своим свечением – нежным голубоватым ореолом, который окутывал колбы и тигли в сарае Кюри, – возбуждению атомов окружающего воздуха под воздействием радиоактивных излучений радия и радона. Некоторые ученые полагают, что супруги Кюри также наблюдали излучение Черенкова (феномен, названный в 1930-е годы в честь Павла Черенкова), которое является эквивалентом в видимом свете звукового удара, создающего голубое свечение, наблюдаемое вокруг ядерных реакторов.

«Индуцированная (или наведенная) радиоактивность», которая заразила лабораторию Кюри, была результатом накопления продуктов радиоактивного распада. Объекты вблизи радия сами не становились радиоактивными. Скорее, газообразная эманация (радон), распространявшаяся по помещению, трансмутировала и покрывала предметы осадком из твердых дочерних продуктов.

В число многих открытий сэра Хамфри Дэви (1778–1829) входит первый зубной анестетик (закись азота, или веселящий газ) и несколько химических элементов (калий, натрий, хлор). Медаль Дэви была впервые присуждена в 1877 г. основателям спектроскопии, Бунзену и Кирхгофу, а в 1882 г. Дмитрию Менделееву и Юлиусу Лотару Мейеру.

Первых в истории Нобелевских премий 1901 г. было пять. Шестая премия, по экономике, была учреждена Шведским центральным банком в 1968 г. и официально называется премией Sveriges Riksbank по экономическим наукам в память Альфреда Нобеля.

Глава 6

Историки гадают, в какой степени телесные недуги Пьера могли быть результатом воздействия радиации. Даже фатальный несчастный случай с ним некоторые в той же мере относят на счет его спотыкающейся походки, в какой винят ненастную погоду или минутную невнимательность при переходе улицы.

Глава 7

Разнообразие званий сотрудников лаборатории Кюри, от chef de travaux до travailleur libre, описано в статье Дж. Л. Дэвиса с факультета истории, философии и общественных отношений Кентского университета в Кентербери, The Research School of Marie Curie in the Paris Faculty, 1907–14, опубликованной в журнале Annals of Science 52 (1995).

Глава 8

Открытие сэром Уильямом Рэмзи благородных газов создало первую серьезную трудность для периодической таблицы. Радиоактивность – и феномен трансмутации, и очевидное изобилие радиоэлементов – стала второй. Благородные газы поначалу размещались в крайней левой группе (столбце) таблицы Менделеева. Впоследствии они были перенесены в крайний правый столбец. Изобилие радиоэлементов оставалось проблемой до 1913 г., когда многие из них показали себя изотопами, или химически идентичными формами одного элемента, различавшимися только по атомной массе (и периоду полураспада). Существование изотопов проредило население элементов и сохранило структуру периодической таблицы. Понимание изотопов оставалось неполным вплоть до открытия нейтрона в 1932 г.

Глава 9

Клод Луи Бертолле (1748–1822), давший свое имя улице, на которой жила в Париже Эллен Гледич, был французским химиком и государственным деятелем. В последние годы жизни своей Эллен описала его исследования в биографическом эссе – одном из двадцати пяти подобных рассказов о французских ученых. В их числе был большой, тянущий на полноценную книгу трактат об Антуане Лоране Лавуазье, который был опубликован в Осло в 1956 г. Улица Кювье, где располагалась лаборатория Кюри во времена Эллен, была названа в честь великого натуралиста и зоолога Жоржа Кювье (1769–1832).

Актиний В, описанный как излучатель альфа-частиц в статье Люси Бланки, ныне известен как изотоп свинца Pb211 и распадается путем бета-излучения.

Медаль Хьюза, названная в честь британско-американского изобретателя Дэвида Э. Хьюза и присуждаемая ежегодно с 1902 г. за выдающийся вклад в сферу производства, хранения и использования энергии, впервые была вручена Дж. Дж. Томсону. Герта Айртон оставалась единственной женщиной, удостоенной этой награды, в течение более чем ста лет – до 2020 г., когда дама Клэр Грей, член совета Пембрук-колледжа в Кембридже, стала второй. В число других награжденных входят Александр Грэм Белл, Ганс Гейгер и Стивен Хокинг.

Глава 10

Стипендия выставки 1851 г., которая привела Мэй Сибил Лесли в лабораторию Кюри, была выделена за счет огромного избытка средств, собранных для Великой выставки в Хрустальном дворце. Стипендии, которые присуждаются и сегодня, также дали возможность молодому Эрнесту Резерфорду в 1895 г. приехать из Новой Зеландии в Кембридж, в Кавендишскую лабораторию.

Глава 11

Французская Академия наук была учреждена в 1666 г. К 1910 г. действительное членство в Академии было строго ограничено шестью мужчинами-французами в каждой из одиннадцати секций (геометрия, механика, астрономия, география и навигация, физика, химия, минералогия, ботаника, сельская экономика, анатомия и зоология, медицина и хирургия) плюс два постоянных секретаря и максимум двенадцать иностранных ассоциированных членов.

Глава 12

Эрнест Сольвей, богатый бельгийский химик и промышленник, удовлетворял свое научное любопытство, финансируя ряд конференций для избранного круга, на которых мог слушать, как передовые ученые всего мира обсуждают новейшие, вызывающие наибольшие споры теории и открытия. Первый Совет по физике длился с 30 октября по 3 ноября 1911 г. Сольвей добавил к нему проходившую раз в три года конференцию по химии в 1922 г., и в этот момент Жан Перрен переметнулся из Совета по физике в Совет по химии.

Глава 13

Почечная болезнь Марии Кюри могла быть проявлением туберкулеза, который, как известно, может поражать позвоночник, почки и головной мозг, равно как и легкие. Если в детстве Маня Склодовская вдыхала Mycobacterium tuberculosis во время продолжительной болезни матери, что кажется вполне вероятным, то она могла заразиться, не развивая никаких симптомов. Возможно также, что она передала эту болезнь своей дочери Ирен.

Глава 14

Жан Перрен впервые предложил атомную структуру, напоминавшую миниатюрную солнечную систему, в 1901 г. Хантаро Нагаока независимо от него предложил структуру по типу Сатурна с кольцами в 1903 г., но Дж. Дж. Томсон, который выявил отрицательно заряженные частицы атома в 1897 г., полагал, что они заключены среди своих положительно заряженных двойников. Вместо планеты с кольцами или планетарной системы он представлял себе модель атома по типу «сливового пудинга», которая была преобладающей в течение примерно десятилетия, пока открытие Резерфордом концентрированного положительного заряда в центре атома не возродило более раннюю концепцию электронов как обитателей внешних орбит.

Глава 15

Ионий не присутствует в современной периодической таблице. Хотя он еще считался элементом в 1927 г., когда умер Болтвуд, впоследствии было доказано, что он является изотопом тория.

Экраны из сульфида цинка, которые сыграли свою роль в открытии рентгеновских лучей, обеспечили первый способ визуализации альфа-частиц. Каждая альфа-частица, ударявшая в экран, производила мгновенную вспышку света, или сцинтилляцию. Эти сцинтилляции с большим трудом подсчитывались наблюдателем, пока процесс не был автоматизирован.

Глава 17

Николь Жирар-Манжен, очевидно, была мобилизована в результате какой-то бюрократической ошибки с ее фамилией. Тем не менее эта молодая женщина-врач была готова служить своей стране. Она отчаянно старалась убедить армейское начальство позволить ей это делать – и оплачивать соответственно ее рангу.

Медсестра Эдит Кавелл, уроженка Англии, которая работала в Бельгии, ухаживала за ранеными солдатами независимо от их национальной принадлежности. Она была казнена германской расстрельной командой 12 октября 1915 г.

Глава 18

В числе ученых, совершивших концептуальный скачок от атомного веса к атомному числу, были Чарлз Баркла, Уильям Брэгг и его сын Лоуренс Брэгг, Генри Мозли и Антониус ван ден Брок.

В 1949 г. Международный союз теоретической и прикладной химии изменил данное элементу под номером 91 название прото-актиний на протактиний. Протактиний, дающий интенсивное альфа-излучение, является одним из самых редких элементов.

В современной нотации многочисленные изотопы свинца обозначаются символом Pb (от латинского plumbum) с атомным числом 82 в качестве нижнего индекса слева и верхнего индекса справа, обозначающего атомную массу. Например, торий D стал ₈₂Pb²⁰⁸. Атомная масса обычного свинца – 207. В обиходе ученые определяют изотопы просто по их названию и атомной массе, например уран‐235 и уран‐238.

Глава 19

International Federation of University Women (Международная федерация женщин – выпускниц университетов) существует и по сей день, хотя ее название изменилось, и теперь она называется Graduate Women International. В 1984 г. норвежское отделение учредило стипендию в честь Эллен Гледич.

Глава 20

Флоренс Сабин, которая разделила общее внимание с мадам Кюри в Карнеги-холле, была первой женщиной-профессором в университете Джона Хопкинса, первой женщиной, принятой в Рокфеллеровский институт в качестве исследователя (изучала патологию туберкулеза), первой женщиной, ставшей президентом Американской ассоциации анатомов, и первой женщиной, избранной в члены национальной Академии наук США.

Ассоциация для содействия научным исследованиям женщин со штаб-квартирой в Бостоне назвала свою ежегодную премию в честь Эллен Своллоу Ричардс, первой женщины, принятой как студентка на общих основаниях в MIT (Массачусетский технологический институт), где она изучала химию, учредила Женскую лабораторию и работала ассистентом профессора по нескольким дисциплинам, в том числе химической технологии и прикладной биологии.

Памятная табличка в питтсбургской штаб-квартире Standard Chemical Company указывает, что радий, подаренный мадам Кюри в 1921 г., был извлечен в соответствии с процессом, изобретенным Гленном Дональдом Каммером из Питтсбургского университета и под его наблюдением. Химик Каммер впоследствии работал на производстве люминесцентной краски и умер от лейкемии в 1927 г.

Издательство MacMillan опубликовало книгу «Пьер Кюри», переведенную на английский Шарлоттой и Верноном Келлоггами, в 1923 г.

Глава 21

Мезоторий, которого нет в современной периодической таблице, был открыт и назван элементом Отто Ганом в 1907 г. Последующие исследования показали, что он встречается в двух формах: мезоторий‐1 с периодом полураспада около шести лет, оказался изотопом радия, а мезоторий‐2 с периодом полураспада примерно в шесть часов – изотопом актиния.

Избрание Мари во французскую Академию медицины в 1922 г. было единственным в своем роде событием; прошло более двадцати лет, прежде чем в 1946 г. в ряды Академии была принята другая женщина, Люси Рандуан (1885–1960).

Непоследовательное отношение Альберта Эйнштейна к Международной комиссии по интеллектуальному сотрудничеству длилось два года, после чего он вновь присутствовал на пленарном заседании 25 июля 1924 г.

Глава 22

Международный союз теоретической и прикладной химии, учрежденный в 1919 г., вырос из конференции, проведенной в 1860 г. в Германии, в Карлсруэ, где химики из многих стран встретились, чтобы установить международные стандарты своей науки. Одной из их главных целей была номенклатурная система элементов и сложных химических соединений.

Многие книги и вебсайты приписывают открытие радона (Rn) немецкому физику Фридриху Эрнсту Дорну. Однако сам Дорн никогда не претендовал на эту честь, которая в действительности принадлежит Эрнесту Резерфорду и супругам Кюри. Именно Резерфорд дал название «эманация» газам, выделяемым радиоэлементами. Эманация тория, эманация радия и эманация актиния считались отдельными элементами – тороном, радоном и актиноном – вплоть до 1923 года, когда было доказано, что все три являются изотопами радона. Тем не менее их индивидуальные названия были в ходу до 1940-х годов.

Undark (андарк) – торговое название светящейся краски, производившейся U. S. Radium Corporation, содержавшей ровно столько радия, чтобы обеспечить излучение альфа-частиц, которые вызывали люминесценцию белого пигмента на основе сульфида цинка.

Глава 23

Несколько «радиоактивистов» внесли вклад в открытие «закона смещения», описывавшего зигзагообразный маршрут радиоактивного распада. Казимир Фаянс, Дьердь де Хевеши (Георг фон Хевеши), Александр Расселл и Фредерик Содди – все они работали над этой задачей, а впоследствии оспаривали друг у друга честь этого открытия. Когда Эрнеста Резерфорда попросили примирить конфликтующие стороны, он сказал: «Лично мне кажется, что весь этот вопрос весьма запутан, поскольку почти все, кого он касается, обсуждали эту тему… Результатом является то, что почти невозможно без судьи и жюри присяжных допросить каждого, чтобы выяснить точное происхождение этих идей». Заявление Резерфорда, датированное 2 апреля 1913 г. и процитированное в книге Radioactivity Марджори К. Мэлли, одинаково применимо ко многим другим теориям и открытиям. Научный прорыв редко можно записать на счет индивидуального исследователя или изолированной лаборатории. Скорее, открытия с течением времени надстраиваются друг на друга и не признают границ.

Глава 24

Промышленник и филантроп Эрнест Сольвей умер в 1922 г., но его предусмотрительность обеспечила продолжение важнейших совещаний, носивших его имя. В мае 1912 г. он создал фонд Institut International de Physique для поддержки «исследователей, которые будут расширять и углублять знания о природных явлениях». Два комитета, один административный, а другой научный, управляли деятельностью фонда. Мадам Кюри входила в Международный научный комитет вместе с Хендриком Лоренцем, Эрнестом Резерфордом, Хейке Камерлинг-Оннесом и пятью другими учеными. Хотя Сольвею представлялось, что его Международный институт физики проживет лет тридцать, наследники признали ценность этого научного предприятия и продлили его существование, так что конференции продолжаются и по сей день. Самая недавняя была посвящена физике квантовой информации и состоялась в 2022 г.

Глава 25

Фрэнсис У. Астон из Кавендишской лаборатории открыл двуизотопную природу хлора в 1919 г. Аппарат, который он изобрел для отделения изотопов элементов согласно их атомной массе, назвался масс-спектрографом и обеспечил ему Нобелевскую премию по физике 1922 г.

В начале 1930-х гг. залежи смоляной обманки из района Большого Медвежьего озера на северо-западе Канады бросили первый серьезный вызов руде из Верхней Катанги. Конкуренция между бельгийскими и канадскими производителями опустила цену радия до 40 000 долларов за грамм к 1938 году.

Глава 26

Город Кристиания в 1925 г. сменил свое название на Осло.

Глава 28

Космические лучи были открыты в 1912 г. австрийским физиком Виктором Гессом, который совершил ряд полетов на воздушных шарах и обнаружил, что воздух на больших высотах ионизирован намного сильнее, чем на уровне моря. Космические лучи – это протоны и ядра легких элементов, рожденные в других местах Солнечной системы и даже за ее пределами. Когда высокоскоростные частицы попадают в атмосферу, они порождают каскад эффектов, в том числе ионизацию и создание частиц, ныне известных как пионы и мюоны.

Электрометр, использованный Ирен на Юнгфрауйохе, был изобретен немецким физиком и иезуитским священником Теодором Вульфом, одним из первых научившимся выявлять космические лучи. Электрометр Фредерика представлял другой тип, разработанный Робертом Вихардом Полем из Геттингенского университета.

Изобретение туманной камеры обеспечило шотландскому метеорологу Ч. Т. Р. Вильсону половину Нобелевской премии по физике 1927 г. Другая половина была присуждена Артуру Холли Комптону за открытие «эффекта Комптона», то есть увеличения длины волны протонов, рассеянных в результате столкновений с электронами.

Глава 30

Счетчики Гейгера, впервые спроектированные Эрнестом Резерфордом и Гансом Гейгером в Манчестере в 1908 г., а впоследствии улучшенные в ходе сотрудничестве Гейгера с Вальтером Мюллером, попали в лабораторию Кюри в январе 1933 г., когда постдокторантура привела Вольфганга Гентнера из Франкфурта в Париж. Счетчик регистрирует ионизацию атомов газа альфа-частицами или другими типами ионизирующего излучения.

Ни Фредерик, ни Ирен не нравился термин «искусственная радиоактивность», поскольку в том, как эта радиоактивность достигалась, не было ничего искусственного. Они предпочитали более описательное и более точное название – «синтез искусственных радиоэлементов».

К тому времени как Ирен стала нобелевским лауреатом по химии, уже две Нобелевские премии мира и три Нобелевские премии по литературе были присуждены женщинам. Мария Гепперт-Майер стала второй женщиной-лауреатом премии по физике в 1963 г., а Дороти Ходжкин третьей, по химии, в 1974 г.

Эпилог

Лишь четыре женщины в истории были первооткрывателями или со-открывателями встречающихся в природе элементов. Первой, в 1898 г., стала Мария Кюри, когда интуитивно предугадала существование полония и радия, а затем выделила их. За ней последовала Лиза Мейтнер (протактиний, 1917 г.), Ида Такке Ноддак (рений, 1925 г.) и Маргарита Перей (франций, 1939 г.).