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Urkunde für den Chemie-Nobelpreis 1911 (c) wikimedia

Die Elemente waren nun auf der Grundlage ihrer physikalischen Eigenschaften, der Strahlung, erforscht worden. Für die chemische Identifizierung fehlte aber der notwendige Nachweis hinsichtlich aller bisher bekannten Elemente. Der einzige Beweis für das Vorhandensein solcher Substanzen war ihre Strahlung und ihr Auftreten in zwei völlig verschiedenen Fraktionen. Polonium trat zusammen mit Wismut und Radium zusammen mit Barium auf. Es musste sich also um zwei chemische Stoffe handeln. Um allerdings das Polonium aus der Wismutfraktion herauszulösen, erforderte es eine wesentlich größere Menge des Ausgangsmaterials Pechblende, ein voll ausgestattetes Labor und Geld.

Marie gelangte zu der Schlussfolgerung, dass das gesamte Radium und ein Teil des Poloniums in den Abfällen vorhanden sein mussten. Diese erhielten sie mit Unterstützung der Akademie der Wissenschaften in Wien zu einem günstigen Preis. Das räumliche Problem blieb jedoch bestehen, unter solchen Bedingungen arbeiteten Marie und Pierre vier Jahre lang. Allmählich erhielten sie Fraktionen von immer größerer Radioaktivität. Das Ehepaar musste sich die Aufgaben teilen. Marie befasste sich mit der chemischen Gewinnung, die sich durch eine stärkere Radioaktivität auszeichneten. Pierre dagegen untersuchte deren Eigenschaften.

Später erinnerte sich Marie: „Es bereitete uns eine besondere Freude, dass alle unsere mit Radium angereicherten Substanzen von selbst leuchteten.“

Im Verlauf zweier Jahre, 1898 bis 1900, veröffentlichte Marie Curie selbst oder gemeinsam mit ihrem Mann 13 wissenschaftliche Arbeiten über die Eigenschaften radioaktiver Elemente. Beide stellten zum Beispiel fest, dass Radium auf einer nur Millimeter entfernten Platte Radioaktivität hervorruft. Weiterhin überzeugten sich die Curies auch davon, dass die Strahlung der radioaktiven Elemente, damals „Becquerel-Strahlung“ genannt, ganz deutliche chemische Auswirkungen zeigte. Sie verursachte die Umwandlung von Sauerstoff in dessen aktive Modifikation – Ozon. Man beobachtete auch eine Verfärbung von Glas und das Aufleuchten fluoreszierender Substanzen, wie zum Beispiel Bariumplatinzyanid, von denen man wusste, dass sie auch unter dem Einfluss von Röntgenstrahlen aufleuchten.

Pierre untersuchte zusätzlich die Einwirkung von Magnetfeldern auf die „Becquerel-Strahlung“ und überzeugte sich, dass diese nicht einheitlich war. Ein Teil, die sogenannte Alpha-Strahlung, wurde nur wenig abgelenkt. Während die Curies die ersten Arbeiten durchführten, wusste man noch nicht von dem „Atomkern“ und der Ursache und den Mechanismus der radioaktiven Umwandlung. Ein gewisser Teil der Radiumstrahlung wurde vom Magnetfeld deutlich in der der Alpha-Strahlung entgegengesetzten Richtung abgelenkt. In der gleichen Richtung die Kathodenstrahlung. Das waren Ströme negativ geladener Teilchen – Elektronen. Diese bezeichnete man Beta-Strahlen. Auf Gamma-Strahlen hatte das Magnetfeld keinerlei Wirkung. Es wurde nur festgestellt, dass sie ein wesentlich größeres Durchdringungsvermögen als Röntgenstrahlen aufwiesen.

Der ernstzunehmende Einfluss der radioaktiven Stoffe war dem Ehepaar damals noch nicht bewusst. Wie erst später festgestellt wurde, ist für den ungeschützten menschlichen Organismus gerade jede radioaktive Strahlung gefährlich, die unter anderem das Aufleuchten der sie umgebenden Materie hervorruft. Marie schrieb später über die Genugtuung über eben jenes Aufleuchten: „Von allen Seiten begrüßten uns verstreut bleiche Lichter, die den Eindruck machten, als hingen sie in der Dunkelheit. Sie bildeten für uns stets eine neue Quelle der Rührung.“

Nach dem Tod von Maries Vaters vernachlässigte sie ihre Pflichten nicht, führte sie jedoch ohne Begeisterung aus. Sie war so erschöpft, dass bei ihr Anzeichen von Somnambulismus auftraten – schlafend stand sie nachts auf und ging unbewusst in ihrer Wohnung auf und ab. Trotzdem arbeitete Marie weiter und erreichte immer wieder neue wissenschaftliche Ergebnisse. Es gelang ihr 1902 das ungefähre Atomgewicht von Radiumchlorid anzugeben. Da es sich als sehr hoch erwies war es ein Beweis für die Besonderheit des Elementes. Gleichzeitig wurden andere, merkwürdige Eigenschaften des Radiums entdeckt. Man stellte zum Beispiel fest, dass es ebenso wie Thorium ein Gas absonderte, eine sogenannte Emanation, die ebenfalls radioaktiv war. 1903 stellen Pierre Curie und A. Laborde fest, dass Radium Wärme abgab. Dieses Element, das äußerlich keinen Veränderungen unterlag, erwärmte sich unaufhörlich, Tag und Nacht.

Zu Pierre Curies Zeiten war das wissenschaftlich nicht erklärbar. Erst später erkannte man, dass das Radium bei der Umwandlung in die Emanation, heute Radon genannt, aus seinen Atomkernen einen Schwarm kleinster Körper hinausschleudert: Die Alpha-Strahlungen oder Heliumkerne. Diese Teilchen, die eine große Bewegungsenergie besitzen, bleiben in der umgebenen Materie stecken und ihre Energie wird in Wärme umgesetzt.

Pierre ging einen Schritt weiter. Er setzte seinen Arm einige Stunden der Wirkung der Radiumstrahlung aus, um den Einfluss auf den lebenden Organismus zu testen. Die Folge war eine Brandwunde, die lange Zeit nicht heilen sollte. Auch Marie erlitt die gleichen Verbrennungen, obwohl sie nur einige Zentigramm stark radioaktiver Substanz, aber in einer dicht verschlossenen Kapsel, bei sich trug.

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