Marie Curie

1. Marie Curie Maria Sklodowska Curie, polacca, è una delle più famose scienziate del Novecento, dal momento che è stata la prima donna a vincere il Nobel. Anzi, ne ha vinti due: il primo, per la Fisica, nel 1903, per la scoperta della radioattività naturale; il secondo nel 1911, per la Chimica, per l'isolamento del radio e del polonio. Marieera nata a Varsavia, il 7 Novembre del 1867, da una famiglia cattolica con cinque figlie, di cui lei era la più giovane. La madre era pianista, cantante e professoressa, ma morì di tubercolosi quando aveva solo sei anni; il padre, invece, esercitava la professione di insegnante di matematica e fisica. In seguito alla perdita della madre, perse la fede religiosa, che sostituì con un grande amore per le scienze. Decise infatti di studiare fisica, cosa inaudita per una donna del suo tempo, oltre tutto perché non tutte le Università accettavano le donne e l'Università di Varsavia era fra queste. La sorella maggiore di Maria, Bronia, voleva invece diventare medico.

2. La soluzione era quella di andare a studiare a Parigi, alla Sorbona, il prestigioso ateneo parigino. Bronia partì dunque per prima, mentre la sorella Maria la aiutava economicamente, inviandole a Parigi i guadagni che otteneva lavorando come istitutrice e baby sitter nelle famiglie benestanti di Varsavia. Venne poi la volta di Maria, nel 1892, che poté mantenersi a Parigi grazie ai primi guadagni da medico della sorella Bronia.  Maria aveva già 25 anni e, naturalmente, si iscrisse a matematica e fisica, laureandosi nel 1894. Quello stesso anno, a Parigi, incontrò Pierre Curie, un professore di Fisica. Era un tipo particolare, dal momento che aveva avuto una formazione inconsueta, non essendo mai andato a scuola prima dell’Università;  aveva ricevuto la sua formazione scolastica dai membri della sua famiglia, che lo avevano educato al rispetto per la natura e all’anticlericalismo. Pierre diceva che voleva ‘fare della vita un sogno, e del sogno la realtà” e sicuramente ci riuscì. Nel 1882, a soli 23 anni, Pierre aveva fatto la sua prima importante scoperta, insieme al fratello, sulle proprietà piezoelettriche del quarzo (che poi fu largamente utilizzata per far funzionare i famosi orologi al quarzo).

3. Nel decennio successivo il giovane fisico aveva concentrato l'attività di ricerca sui fenomeni riguardanti il magnetismo. Rilevò in particolare che, per ogni sostanza, esiste un valore della temperatura (detto temperatura di Curie), al di sopra del quale si ha una perdita di tutte le proprietà magnetiche; la formulazione matematica di questo risultato è nota come ‘legge di Curie’. Dopo solo un anno di fidanzamento, i due futuri scienziati si sposarono il 26 luglio 1895 , ed andarono in viaggio di nozze in bicicletta e ben presto divennero compagni di laboratorio nella ricerca scientifica. A quel tempo ci fu la scoperta di nuovi tipi di radiazioni che offriva un settore di ricerca stimolante: Wilhelm Röntgen aveva scoperto i raggi X nel 1895 e nel 1896 Antoine-Henri Becquerel aveva rilevato radiazioni invisibili, simili ai raggi X, emesse dall'uranio. I due coniugi allora si concentrarono sullo studio di questo tipo di radiazione, in particolare, nello studio della radioattività, condotto con mezzi rudimentali e senza aiutanti, ed arrivarono a scoprire due nuovi elementi chimici: dapprima il polonio, e poi successivamente il radio.

4. Come giunge però Marie Curie a questa fondamentale scoperta? A quei tempi Marie stava cercando un argomento da trattare nella tesi per ottenere la libera docenza e passando in rassegna le ultime novità sperimentali decise di dedicarsi alle misteriose emissioni da parte dei sali dell'uranio che aveva scoperto alcuni anni prima Henri Becquerel. Incuriosita dal fenomeno, che lei stessa chiamerà "radioattività", Marie passa in rassegna tutti gli elementi noti, per scoprire se altri avessero la stessa proprietà dell'uranio. E le sue ricerche danno subito un risultato: anche il torio emette misteriose radiazioni come l'uranio. Marie, però, non si ferma al torio, ma avendo a disposizione la collezione di minerali della Scuola di fisica, decide di sottoporla tutta al suo esame. Ed ecco il colpo di scena. Marie scopre che in alcuni composti la radioattività è molto più forte di quella che si poteva prevedere tenendo conto della quantità di uranio e di torio in essi contenuti. Il fatto è molto strano, tant'è che sulle prime pensa che si tratti di un errore di misura. Ma dopo aver ripetuto per decine di volte le misurazioni Marie si arrende all'evidenza.

5. Scopre così che la radiazione è una proprietà atomica dell'elemento uranio. Immediatamente dopo, compie una ricerca su moltissime altre sostanze per accertare se esistano altri elementi chimici che, oltre all'uranio, mostrino quello strano comportamento. Decide comunque di dare un nome a questo fenomeno e lo chiama "radioattività".Durante la ricerca per scoprire altre sostanze radioattive, le capitano fra le mani altri due minerali, la torbenite e la pechblenda. Immediatamente scopre che esse sono molto più radioattive di quanto dovrebbero essere in base al contenuto di uranio. Sono addirittura più radioattive dell'uranio puro. La torbenite e la pechblenda, Pensa Marie Curie, che devono dunque contenere un altro elemento chimico, fino ad allora sconosciuto. Prepara una comunicazione per l'Accademia delle Scienze francese, che il 12 aprile 1898 viene presentata da un suo ex professore e membro dell'Accademia, e in quanto tale, avente diritto di parola alle sedute dell'Accademia. Dalla primavera del 1898, Marie decide di concentrarsi sulla pechblenda. Comincia il lungo lavoro per isolare il nuovo elemento dalla pechblenda, che consisteva nel misurare con precisione l'intensità delle radiazioni emanate dalla pechblenda, con un metodo di ricerca chimica che, come lei spiegò, consisteva ‘nell'effettuare delle separazioni con gli usuali mezzi dell'analisi chimica, e nel misurare, in condizioni opportune, la radioattività di tutti i prodotti separati. In questo modo ci si può rendere conto delle caratteristiche chimiche dell'elemento radioattivo cercato, che si concentra nelle porzioni che diventano via via più radioattive man mano che le separazioni procedono". Intuendo che la radiazione era una proprietà atomica dell'elemento uranio, ma che potevano esistere altri elementi con caratteristiche simili, la Curie aveva infatti inventato il termine "radioattivo" per designare elementi instabili, il cui nucleo decadeva con emissione di radiazione.

6. Infatti nella sua pubblicazione del luglio 1898, che appare contemporaneamente in Francia nel bollettino dell'Accademia delle Scienze e in Polonia sulla rivista "Swiatlo", annuncia la sua ipotesi "Crediamo che la sostanza che abbiamo tratto dalla pechblenda contenga un metallo non ancora segnalato, vicino al bismuto per le sue proprietà analitiche. Se l'esistenza di questo metallo verrà confermata, noi proponiamo di chiamarlo polonio, dal nome del paese di uno di noi." Molto presto si accorsero che nella pechblenda,  c'era, oltre al polonio, un'altra sostanza sconosciuta e potente, che chiamarono radio, a causa dell’intensità della sua radiazione: circa un milione e mezzo di volte superiore a quella dell’uranio.  La scoperta venne annunciata il 26 dicembre 1898 all'Accademia delle Scienze di Parigi. Durante i successivi quattro anni i Curie raffinarono una tonnellata di pechblenda,  isolando una frazione di radio sufficiente per analizzarne a fondo le proprietà. Marie comprese per prima che la radioattività era un fenomeno atomico, contro la diffusa convinzione che l'atomo fosse la più piccola particella di materia, con questa scoperta dunque, nacque l’era della fisica atomica. Nel 1903 Marie ottenne il dottorato di ricerca (il primo per una donna!) e pochi mesi dopo, anche il premio Nobel per la Fisica, insieme al marito Pierre Curie e ad Henri Becquerel. La radioattività incominciò a essere applicata nei campi più disparati: dalla medicina alla geologia (scoprendo ad esempio, in base al tempo di decadimento dell’uranio, che la Terra non aveva qualche migliaio di anni, come sosteneva la Bibbia, bensì qualche miliardo). Nel 1904, Pierre Curie divenne professore di fisica alla Sorbona e nel 1905 Pierre fu eletto membro dell'Accademia di Francia. Il successo era ormai arrivato nella famiglia Curie, ma purtroppo accadde qualcosa che venne a infrangere il sogno che lo scienziato era riuscito a realizzare nella vita: nel 1906 Pierre improvvisamente morì, scivolando sul selciato bagnato e finendo sotto una carrozza a cavalli.

7. Aveva solo quarantasette anni. Marie rimase traumatizzata da questa morte improvvisa e dopo un periodo di depressione decise di tornare al lavoro, prendendo il posto del marito alla Sorbona e diventandone la prima insegnante-donna. Non ricevette invece gli incarichi onorifici del marito, che non potevano ancora essere attribuiti alle donne, L’Accademia delle Scienze si rifiutò perfino di eleggerla, insinuando che le scoperte che aveva fatto erano tutte merito del marito. Nel 1910 Marie Curie pubblicò il Trattato di radioattività e l'anno successivo le fu conferito un secondo premio Nobel, nel 1911, questa volta tutto suo, in chimica, perchè riesce a isolare il polonio puro e il radio puro. Sempre in quell'anno viene stabilita, su proposta di Marie Curie, l'unità standard internazionale di radio.

8. IL RADIO Elemento metallico radioattivo, argenteo, di simbolo Ra e numero atomico 88; appartiene al gruppo IIA (o 2) della tavola periodica ed è pertanto tra i metalli alcalino-terrosi. Il radio fonde a circa 700 °C e ha densità relativa 5,5; si ossida immediatamente per esposizione all'aria e viene utilizzato sotto forma di cloruro o bromuro e mai allo stato metallico.Fra i suoi isotopi, con masse variabili fra 206 e 232, il più abbondante e il più stabile ha massa 226 ed è un prodotto della disintegrazione radioattiva dell'uranio; è anch'esso radioattivo e decade con vita media di 1620 anni, emettendo particelle alfa e liberando radon. Il radio è presente in tutti i giacimenti di minerali di uranio, dai quali viene estratto utilizzando un composto del bario che ha funzione di "portatore". Poiché ha proprietà chimiche simili a quelle del bario, le due sostanze sono separate insieme dagli altri componenti del minerale in forma di solfati, poi convertiti in carbonati o solfuri, e disciolti in acido cloridrico; il radio viene infine separato dal bario attraverso cristallizzazioni successive delle soluzioni di cloruri.

9. La sovraesposizione alle radiazioni di radio ha effetti dannosi sulle cellule degli organismi; tuttavia poiché le cellule tumorali sono molto più sensibili alle radiazioni delle cellule normali, la radioterapia è utilizzata nella cura di alcuni tipi di cancro, ponendo particolare attenzione all'intensità e alla direzione delle radiazioni. Piccole quantità di radio erano un tempo utilizzate nella produzione di vernici luminescenti, che venivano applicate a oggetti come le lancette degli orologi o le maniglie delle porte, per renderli visibili nell'oscurità.

10. IL POLONIO Elemento metallico radioattivo di simbolo Po e numero atomico 84, appartenente al gruppo 16 (o VIA) della tavola periodica. Fonde a 254 °C, bolle a 962 °C e ha densità relativa 9,4. Fu scoperto nel 1898 da Marie Curie, la quale lo chiamò polonio in onore della propria terra nativa. È uno degli elementi della famiglia del decadimento radioattivo dell'uranio-radio ed è presente in minerali contenenti radio. Si trova in varie forme isotopiche di massa compresa tra 192 e 218. Il polonio 210, detto anche radio F, è l'unico isotopo presente in natura; ha tempo di dimezzamento di 138 giorni. Poiché tutti i suoi isotopi sono radioattivi, l’elemento viene ampiamente usato nella ricerca nucleare. Trova impiego soprattutto come sorgente nelle batterie termoelettriche per satelliti spaziali, e in strumenti per la stampa e la fotografia.

11. I coniugi Curie avrebbero potuto guadagnare molto dalle scoperte che fecero e dal loro enorme potenziale intellettivo. Invece, per tutta la vita preferirono perseguire una concezione altamente disinteressata della scienza: Marie e Pierre donarono all'umanità i risultati della loro ricerca, senza pretendere mai nulla in cambio. Poi scoppiò la prima guerra mondiale e la Curie si è prodigata in molti modi per alleviare il dramma dei combattenti. Si impegnò al fronte, con la sua prima figlia, nell'assistenza ai feriti, allestendo le cosiddette "Petit Curie", cioè automobili attrezzate con apparecchiature a raggi X.  Dopo la guerra la scienziata divenne, nel 1912 capo dell'Institut du Radium di Parigi e partecipò alla fondazione dell'Istituto Curie, dove chiamò la figlia Irène e molti altri brillanti ricercatori e dove si dedicò allo studio degli effetti fisiologici provocati dalle radiazioni. La Curie diresse questo istituto fino al 1932, quando le subentrò la figlia.

12. L’Institut Curie esiste ancora oggi ed è un'importante istituzione scientifica per la ricerca sul cancro. Marie Curie morì il 4 luglio del 1934 di anemia perniciosa, in conseguenza della lunga esposizione alle sostanze radioattive. Dal 1995 Marie Curie riposa al Panthéon, a Parigi, accanto al marito: per la prima volta fra i “grandi uomini” della patria francese c’è una donna. Resta l’amara conclusione che purtroppo le ricerche che Marie ha così generosamente donato all’umanità sono state poi utilizzate per fini tutt’altro che ‘umanitari’, vennero infatti utlizzati per dare origine al più grande ordigno che fosse mai esistito sulla faccia della terra: la bomba atomica.