Marie Curie nhận ra một loại quặng urani phát ra tia mạnh hơn hẳn mức mà lượng urani trong nó có thể giải thích, và bà kết luận rằng trong quặng phải có những nguyên tố chưa ai biết. Cùng chồng là Pierre Curie, bà tìm ra poloni và radi, đặt ra chính khái niệm phóng xạ, và trở thành người đầu tiên nhận hai giải Nobel.
Chào bạn, đây là Nhà Hoá Học. Câu chuyện của Marie Curie thường được kể như huyền thoại. Tập này mình cố kể nó như một câu chuyện hoá học: bà đã đo gì, suy luận thế nào, và vì sao việc tách một nguyên tố lại mất nhiều năm đến vậy.
Từ Warszawa đến Paris
Maria Skłodowska sinh năm một nghìn tám trăm sáu mươi bảy ở Warszawa, khi đó Ba Lan đang bị chia cắt và phần lớn nằm dưới sự cai trị của Đế quốc Nga. Phụ nữ thời đó không được học đại học ở quê nhà. Bà từng tham gia những lớp học bí mật, rồi làm gia sư nhiều năm để dành tiền.
Bà sang Paris học vật lý và toán ở Đại học Sorbonne, sống rất chật vật. Ở đó bà gặp Pierre Curie, một nhà vật lý đã có những nghiên cứu quan trọng về tinh thể và từ tính. Hai người kết hôn và trở thành một trong những cặp vợ chồng khoa học nổi tiếng nhất lịch sử.
Khi chọn đề tài luận án tiến sĩ, Marie để ý đến một phát hiện mới của nhà vật lý Henri Becquerel: muối urani tự phát ra một loại tia vô hình, làm đen phim ảnh dù để trong bóng tối.
Đề tài còn rất mới, ít người làm. Đó là một lựa chọn táo bạo của một nghiên cứu sinh nữ trong thế giới khoa học gần như toàn đàn ông.
Một phép đo tinh tế và một kết luận táo bạo
Thay vì dùng phim ảnh, Marie đo tia urani bằng cách đo khả năng của chúng làm không khí dẫn điện. Bà dùng một thiết bị đo dòng điện cực nhỏ mà chính Pierre và anh trai ông đã phát triển dựa trên tinh thể thạch anh. Nhờ đó bà có những con số chính xác thay vì chỉ so độ đen của phim.
Bà đo nhiều hợp chất và khoáng vật, và phát hiện thori cũng phát ra tia tương tự. Bà nhận ra cường độ tia chỉ phụ thuộc lượng urani hay thori, không phụ thuộc chúng ở dạng hợp chất nào. Từ đó bà suy luận tia này đến từ bên trong nguyên tử, không phải từ phản ứng hoá học. Bà đặt tên cho hiện tượng là phóng xạ.
Rồi đến điểm mấu chốt. Quặng uranit, một loại quặng chứa urani, phát ra tia mạnh hơn nhiều so với lượng urani trong nó. Có thể đo sai, hoặc có một thứ khác trong quặng phóng xạ mạnh hơn urani rất nhiều.
Marie chọn giả thuyết thứ hai và kiên trì kiểm chứng. Pierre gác lại nghiên cứu của mình để cùng làm. Đó là một quyết định thay đổi cuộc đời cả hai.
Poloni và radi
Năm một nghìn tám trăm chín mươi tám, hai người công bố tìm thấy một nguyên tố mới trong quặng, đặt tên là poloni, theo tên Ba Lan, quê hương của Marie đang không có tên trên bản đồ chính trị thời đó. Cũng trong năm ấy, họ công bố nguyên tố thứ hai, đặt tên là radi, từ chữ Latin nghĩa là tia sáng.
Phương pháp của họ là hoá học tách chiết kết hợp đo phóng xạ. Họ hoà tan quặng, tách thành từng phần theo tính chất hoá học, đo phần nào phóng xạ mạnh hơn, rồi tiếp tục tách phần đó. Phóng xạ là kim chỉ nam dẫn họ đến chỗ nguyên tố mới đang ẩn.
Nhưng giới hoá học thời đó muốn thấy nguyên tố mới ở dạng có thể cân được, đo được khối lượng nguyên tử. Mà radi trong quặng có với lượng cực nhỏ.
Thế là bắt đầu những năm lao động nặng nhọc trong một nhà kho tồi tàn, mùa đông lạnh, mùa hè nóng. Marie xử lý hàng tấn bã quặng, khuấy những nồi lớn bằng một cây sắt gần bằng người. Sau vài năm, bà thu được khoảng một phần mười gam muối radi clorua đủ tinh khiết để xác định khối lượng nguyên tử.
Hai giải Nobel ở hai ngành khác nhau
Năm một nghìn chín trăm linh ba, Marie, Pierre Curie và Henri Becquerel cùng nhận giải Nobel Vật lý cho những nghiên cứu về phóng xạ. Marie là người phụ nữ đầu tiên nhận giải Nobel.
Năm một nghìn chín trăm linh sáu, Pierre qua đời trong một tai nạn trên đường phố Paris khi bị một xe ngựa chở hàng cán phải. Marie tiếp tục công việc, và nhận vị trí giảng dạy của chồng, trở thành nữ giáo sư đầu tiên ở Sorbonne.
Năm một nghìn chín trăm mười một, bà nhận giải Nobel Hoá học một mình, cho việc phát hiện poloni, radi và tách được radi. Đến nay bà vẫn là người duy nhất nhận giải Nobel ở hai ngành khoa học khác nhau.
Trong Thế chiến thứ nhất, bà tổ chức những xe chụp tia X lưu động ra mặt trận để giúp bác sĩ tìm mảnh đạn trong người lính bị thương, và tự lái, tự vận hành. Con gái bà, Irène, cũng tham gia và về sau cùng chồng nhận giải Nobel Hoá học.
Cái giá của phóng xạ
Thời Marie Curie, chưa ai biết phóng xạ nguy hiểm thế nào. Bà mang ống nghiệm chứa radi trong túi áo, để trong ngăn bàn, thích ngắm ánh sáng xanh mờ của nó trong bóng tối. Tay bà bị bỏng, nứt nẻ nhiều năm.
Bà qua đời năm một nghìn chín trăm ba mươi tư vì một bệnh lý tuỷ xương, được cho là do tiếp xúc phóng xạ lâu dài. Những cuốn sổ ghi chép thí nghiệm của bà đến nay vẫn còn phóng xạ, được bảo quản trong hộp chì, người muốn xem phải mặc đồ bảo hộ.
Radi từng bị quảng cáo như thần dược trong kem bôi mặt, nước uống, đồng hồ dạ quang. Những công nhân nữ sơn mặt đồng hồ bằng sơn radi, có thói quen liếm đầu cọ cho nhọn, đã bị tổn thương nặng ở xương hàm. Từ những bi kịch đó, các nguyên tắc an toàn phóng xạ mới dần ra đời.
Ngày nay, hiểu biết về phóng xạ cho chúng ta chụp X quang, xạ trị ung thư, định tuổi cổ vật, năng lượng hạt nhân. Lần tới chụp một tấm phim phổi, bạn có thể nghĩ đến người phụ nữ khuấy nồi quặng trong nhà kho lạnh, và cái giá bà đã trả để thế giới biết những điều đó.
Câu hỏi thường gặp
Radi bây giờ còn được dùng không?
Radi gần như không còn được dùng rộng rãi vì quá nguy hiểm và đã có các chất phóng xạ khác phù hợp hơn cho y tế, công nghiệp. Một số dạng radi vẫn được dùng có kiểm soát trong điều trị ung thư.
Marie Curie có từ chối đăng ký bằng sáng chế cách tách radi không?
Theo nhiều tài liệu, gia đình Curie chọn không đăng ký bằng sáng chế quy trình tách radi, để giới khoa học được tự do sử dụng. Điều này thường được nhắc như một phần tinh thần khoa học của họ.
Phóng xạ là gì nói cho dễ hiểu?
Một số hạt nhân nguyên tử không bền, tự vỡ ra hoặc biến đổi và phát ra năng lượng dưới dạng hạt hay tia. Quá trình đó gọi là phân rã phóng xạ, và nó xảy ra tự nhiên, không cần tác động bên ngoài.
Nguyên tố curi có phải đặt theo tên bà không?
Đúng. Nguyên tố curi được đặt tên để vinh danh Marie và Pierre Curie. Đơn vị đo độ phóng xạ cũ là curi cũng mang tên họ.
Vì sao tách radi lại mất nhiều năm?
Vì radi có trong quặng với lượng cực kỳ nhỏ và có tính chất hoá học rất giống bari, nên phải lặp lại việc kết tinh tách phân đoạn rất nhiều lần mới làm giàu được.
