Beroemde wetenschappers: Marie Curie

Nadat de 19e eeuw vorderde begonnen wetenschappers langzaam meer over atomen te leren. Ze ontdekten ook steeds meer elementen. Er werden een paar elementen ontdekt met dezelfde bijzondere eigenschap, namelijk radioactiviteit. Hierbij worden deeltjes of stralen afgegeven als gevolg van spontane verval van atoomkernen. Onder de meest bevlogen wetenschappers die dit onderzochten bevond zich de jonge Poolse Marie Sklodowska Curie (zie afbeelding links).

De ontdekking van de röntgenstralen

In 1895 ontdekte de Duitse natuurkundige Wilhelm Röntgen de röntgenstralen, een vorm van elektromagnetische straling. Zijn werk kwam onder de aandacht van de Franse wetenschapper Antoine Henri Becquerel, hoogleraar natuurkunde aan de École Polytechnique in Parijs. Becquerel (1852-1908) deed al onderzoek naar fluorescentie, de straling die sommige stoffen afgeven wanneer ze aan de stralen van de zon worden blootgesteld. Hij begon zich nu af te vragen of de fluorescentie van één van die stoffen, kaliumuranylsulfaat (uraniumzout), wellicht ook röntgenstralen bevatte.

De toevallige ontdekking van radioactieve straling

In 1896 nam Becquerel (zie afbeelding rechts) de proef op de som. Hij wist dat röntgenstralen zorgden voor een verkleuring van fotografische platen. Dus legde hij een paar kristallen kaliumuranylsulfaat in het zonlicht zodat ze zouden oplichten en legde daarnaast een fotografische plaat verpakt in zwart papaier. Hij wist dat zonnestralen niet door het zwarte papier konden dringen, maar röntgenstralen die mogelijk door de kristallen worden afgegeven wél. Toen de fotografische plaat donker werd, dacht hij dat dit door de röntgenstralen kwam en een bewijs vormde voor de aanwezigheid van röntgenstralen in de fluorescentie. Toen gebeurde er iets onverwachts. Het werd bewolkt en Becquerel moest zijn experimenten uitstellen. Hij legde de ingepakte fotografische plaat en de kristallen in een la. Toen hij ze er later weer uithaalde, zag hij dat de plaat wazig was geworden, ook al hadden de kristallen geen licht uitgestraald. Becqerel kwam uiteindelijk tot de conclusie dat er een andere vorm van straling was geproduceerd. Hij ging ervan uit dat uranium, een element in de kristallen, de bron kon zijn. Hij noemde ze 'uraniumstralen', zijn collega's noemden ze de 'stralen van Becqerel'.

Marie Curie en de radioactiviteit

De interesse van Marie Curie, die ook in Parijs woonde, was gewekt. Rond de tijd dat Becquerels bevindingen openbaar werden, wilde ze net aan een onderzoek beginnen voor een proefschrift. De intrigerende nieuwe straling die Becquerel had ontdekt, leek een ideaal studieobject. Curie begon met een meting van de door uranium afgegeven stralen. Daarna testte ze andere elementen en ontdekte dat thorium hetzelfde type straling verspreidde. Curie noemde deze straling 'radioactiviteit'. Vervolgens testte ze uranium- en thoriumverbindingen. De hoeveelheid uitgestraalde radioactiviteit werd niet beïnvloed door de andere elementen in de verbinding of door wisselende omstandigheden. Het hing alleen af van de hoeveelheid uranium of thorium. Haar conclusie was: radioactiviteit was een eigenschap van hun atomen. Later onderzoek wees uit dat ze gelijk had. Curie behaalde haar resultaten met eenvoudige apparatuur.

Echtpaar Curie vindt nieuwe radioactieve elementen

Als volgende stap begon Marie Curie pekblende, een uraniumrijk mineraal, te onderzoeken. Tijdens metingen ontdekte ze dat dit mineraal meer radioactieve straling verspreidde dan puur uranium. Pekblende moest dus minstens nog een ander zeer radioactief element bevatten. Haar echtgenoot Pierre staakte zijn eigen werk om zijn vrouw te helpen bij de zoektocht naar deze stof (zie afbeelding links). In 1898 vond het echtpaar twee nieuwe radioactieve elementen. Het eerste werd polonium genoemd, naar het geboorteland van Marie, en het tweede, met een nog hogere radioactiviteit, kreeg de naam radium. Het echtpaar ging daarna aan de slag om enkele tonnen pekblende te behandelen, met de bedoeling er puur uranium uit te halen. Ze zetten een laboratorium op in een schuurtje op een schoolplein en werkten vier jaar lang verbeten door. Tegen 1902 hadden ze nog maar één tiende gram radium, maar dat was genoeg voor een andere scheikundige om het atoomgewicht te bepalen. In 1903 voltooide Marie haar proefschrift. In datzelfde jaar wonnen zij, haar echtgenoot en Becquerel de nobelprijs voor Natuurkunde voor hun onderzoek naar radioactiviteit. In 1911 kreeg Marie zelf de Nobelprijs voor Scheikunde, voor haar ontdekking van radium en polonium.

De toepassing en uitwerking van radioactiviteit

Marie Curie's ontdekking van radioactiviteit heeft een blijvende invloed gehad, ten goede en ten kwade. Radioactieve stoffen en straling komen overal in de natuur voor en zelfs in zeer geringe hoeveelheid in het menselijk lichaam. De medische toepassingen behoren tot de grote voordelen, bijvoorbeeld röntgenfoto's en bestralingen tegen bepaalde vormen van kanker. Deskundigen hebben echter ook ontdekt dat langdurige blootstelling aan radioactiviteit of een overdosis dodelijk kan zijn -Marie Curie werd daar zelf het slachtoffer van. Daarom vinden veel mensen andere toepassingen, zoals het gebruik van radioactieve stoffen in kerncentrales en het daarbij behorende risico dat radioactiviteit weglekt, te gevaarlijk. Wetenschappers over de hele wereld hebben geleerd voorzichtig om te gaan met radioactiviteit.