Marie Curie kimdir? Radyoaktivite nasıl bulundu, iki Nobel nasıl kazanıldı

1890’ların Paris’inde, eskiden tıp öğrencilerinin kadavra çalıştığı, yağmurda su sızdıran, kışın soğuktan titrenen bir baraka düşünün. İçeride bir kadın, kendi boyuna yakın bir demir çubukla kazanlarda kaynayan koyu bir karışımı karıştırıyor. Tonlarca maden artığını işleyerek, sonunda bir gramın küçük bir kesrinden ibaret, karanlıkta hafifçe parlayan bir madde elde edecek. Bu kadın Marie Curie’dir ve bu barakada yaptığı çalışma, atomun içine ilk kez bakmamızı sağlayan keşiflerden birine dönüşecektir.

Varşova’dan Paris’e

Marie Curie, 7 Kasım 1867’de, o dönem Rus İmparatorluğu yönetimindeki Varşova’da, Maria Skłodowska adıyla doğdu. Anne ve babası öğretmendi. O yıllarda Polonya’da kadınların üniversiteye girmesi mümkün değildi. Maria ve ablası, yasak olduğu için gizlice düzenlenen ve “Uçan Üniversite” diye anılan derslere katıldı.

İki kardeş bir anlaşma yaptı: Maria çalışıp ablasının Paris’teki tıp eğitimini destekleyecek, sonra ablası da ona yardım edecekti. Maria yıllarca mürebbiye olarak çalıştı. 1891’de nihayet Paris’e gidip Sorbonne’a kaydoldu. 1893’te fizik, 1894’te matematik alanında lisans derecesi aldı. 1894’te tanıştığı fizikçi Pierre Curie ile 1895’te evlendi.

Gizemli ışınlar

Hikâyenin bilimsel başlangıcı 1896’dır. Fransız fizikçi Henri Becquerel, uranyum tuzlarının, üzerlerine ışık düşmese bile fotoğraf plağını kararttığını keşfetti. Uranyumdan görünmez bir şey yayılıyordu. Bu olay ilginçti ama pek az kişi üzerinde durdu.

Marie Curie, doktora tezi için bu “uranyum ışınları”nı seçti. Pierre ve kardeşinin geliştirdiği hassas bir elektrik ölçüm aleti kullanarak ışınların havayı ne kadar iletken yaptığını ölçtü. Böylece ışınımın şiddetini sayılarla ifade edebildi. Bulduğu sonuç çok önemliydi: Işınımın miktarı yalnızca örnekteki uranyum miktarına bağlıydı. Uranyum ıslak ya da kuru, toz ya da katı, saf ya da başka maddelerle bileşik olsun, fark etmiyordu.

Bu, ışınımın moleküllerin kimyasal düzeninden değil, atomun kendisinden kaynaklandığını gösteriyordu. O dönemde atomun bölünemez en küçük parça olduğu düşünülüyordu. Curie’nin bulgusu, atomun içinde bir şeylerin olup bittiğine işaret ediyordu. Bu olaya radyoaktivite adını veren de Marie Curie’dir.

Polonyum ve radyum

Curie, uranyum içeren bir maden olan uraninit (pekblend) cevherini ölçtüğünde şaşırtıcı bir şey fark etti: Cevher, içindeki uranyum miktarının açıklayabileceğinden çok daha güçlü ışınım yayıyordu. Bunun tek açıklaması, cevherin içinde henüz bilinmeyen ve çok daha güçlü ışınım yapan bir element bulunmasıydı.

Pierre kendi araştırmasını bırakıp Marie’ye katıldı. 1898 yılında iki yeni element bulduklarını duyurdular:

• Polonyum (Temmuz 1898): Marie’nin, haritada bağımsız bir ülke olarak bulunmayan vatanı Polonya’nın adını verdi.
• Radyum (Aralık 1898): Latince “ışın” anlamına gelen radius kelimesinden türetildi.

Ama bir elementi “bulduğunu” söylemek, onu elde etmekten farklıdır. Kimyacılar ikna olmak için saf bir örnek ve ölçülmüş bir atom ağırlığı görmek istiyordu. Bunun için Curie’ler yıllarca o soğuk barakada tonlarca cevher artığını işledi. 1902’de sonunda gramın onda biri kadar radyum klorür elde ettiler. Bu küçücük miktar, karanlıkta mavimsi bir ışıkla parlıyordu.

İki Nobel Ödülü

1903’te Nobel Fizik Ödülü, radyoaktivite çalışmaları nedeniyle Henri Becquerel, Pierre Curie ve Marie Curie’ye birlikte verildi. Marie Curie, Nobel kazanan ilk kadın oldu.

1906’da büyük bir trajedi yaşandı: Pierre Curie, Paris’te bir atlı arabanın altında kalarak hayatını kaybetti. Marie, Pierre’in Sorbonne’daki kürsüsüne atandı ve böylece Sorbonne’da ders veren ilk kadın profesör oldu.

1911’de radyum ve polonyumun keşfi ve radyumun saf hâlde incelenmesi nedeniyle bu kez Nobel Kimya Ödülü’nü tek başına aldı. Böylece iki Nobel kazanan ilk kişi ve bugüne kadar iki farklı bilim dalında Nobel kazanan tek kişi oldu.

Birinci Dünya Savaşı sırasında Curie, cephe yakınlarında yaralıları röntgenle muayene edebilmek için mobil röntgen araçlarının kurulmasına öncülük etti. Kendisi de bu araçları kullanmayı öğrenip sahada çalıştı ve başka kadınları röntgen teknisyeni olarak yetiştirdi.

Radyoaktivite nedir? Sade bir açıklama

Bugün radyoaktiviteyi Curie’nin döneminde bilinmeyen bir dille açıklayabiliyoruz. Her atomun merkezinde proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdek vardır. Bazı çekirdekler kararsızdır: Zamanla parçacık ya da enerji yayarak daha kararlı bir yapıya dönüşürler. Bu dönüşüm sırasında yayılan şey, Becquerel’in fotoğraf plağını karartan ve Curie’nin ölçtüğü ışınımdır.

Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford, 1899’da bu ışınımın en az iki türü olduğunu gösterdi ve bunlara alfa ve beta adlarını verdi. Kısa süre sonra çok daha delici olan gama ışınımı da tanımlandı.

Radyoaktif maddelerin önemli bir özelliği yarı ömürdür: Bir örnekteki atomların yarısının dönüşmesi için geçen süre. Bu süre her element için farklıdır. Polonyumun en bilinen türü olan polonyum-210’un yarı ömrü yaklaşık 138 gündür; radyum-226’nın yarı ömrü ise yaklaşık 1600 yıldır. Yani bir parça radyumun yarısının dönüşmesi için yaklaşık 1600 yıl, kalanın da yarısının dönüşmesi için bir 1600 yıl daha gerekir:

Bu yüzden radyum, Curie’nin laboratuvarında kullandığı eşyalarda hâlâ bulunur.

Efsane mi, gerçek mi?

• “Radyoaktiviteyi Marie Curie keşfetti.” Kısmen doğru. Olayı ilk gözlemleyen Becquerel’dir. Curie ise olayı ölçerek bunun atomun bir özelliği olduğunu gösterdi, ona adını verdi ve yeni elementler buldu.
• “Radyum sağlığa iyi gelir.” 20. yüzyılın başında radyumun mucizevi olduğuna inanıldı; radyumlu su, krem ve diş macunu gibi ürünler satıldı. Bu ürünler zararlıydı. Saat kadranlarına radyumlu boya süren işçilerin ciddi hastalıklara yakalanması, radyasyonun tehlikesini acı bir şekilde ortaya koydu.
• “Curie’nin defterleri hâlâ radyoaktif.” Bu doğrudur. Laboratuvar defterleri bugün de radyoaktif madde içerdiği için özel önlemlerle saklanır ve incelenir.

Curie, radyasyonun zararlarını tam bilmeden yıllarca radyoaktif maddelerle çalıştı. 4 Temmuz 1934’te, büyük olasılıkla uzun süreli radyasyon maruziyetiyle ilişkili bir kan hastalığından hayatını kaybetti.

Bugüne bağlantı

Radyoaktivite tehlikeli olabilir, ama doğru kullanıldığında hayat kurtarır. Kanser tedavisinde kullanılan radyoterapi, tıbbi görüntüleme, tıbbi aletlerin sterilizasyonu ve arkeolojide yaş belirlemek için kullanılan karbon-14 yöntemi, radyoaktivite anlayışımız sayesinde mümkündür. Curie’nin açtığı yol, aynı zamanda atom çekirdeğinin keşfine ve modern fiziğin doğuşuna da uzandı.

Özet

• Marie Curie (1867-1934), Varşova’da doğdu, Paris’te çalıştı.
• Uranyum ışınımının atomun kendisinden kaynaklandığını gösterdi ve radyoaktivite kavramını adlandırdı.
• Pierre Curie ile birlikte 1898’de polonyum ve radyum elementlerini keşfetti.
• 1903’te Fizik, 1911’de Kimya dalında Nobel kazandı; iki farklı bilim dalında Nobel alan tek kişidir.
• Radyasyonun zararları o dönemde iyi bilinmiyordu; Curie’nin hikâyesi bilimin hem gücünü hem de güvenliğin önemini gösterir.