Marie Sklodowska Curie

Quantenwelt

Heute, am Weltfrauentag, möchte ich an eine großartige Wissenschaftlerin erinnern, deren Biografie ich vor Jahren gelesen habe und die mich aus vielen Gründen sehr fasziniert hat. Marie Curie hat nicht nur einige Elemente entdeckt und erstmals erkannt, dass Radioaktivität etwas ganz anderes ist als die chemischen Reaktionen, die man bis dahin kannte. Sie ist auch eine der vier Menschen, die zwei Nobelpreise verliehen bekommen haben. Und sie war eine ausgesprochen fleißige Person, die unermüdlich im Labor arbeiten konnte und kompromisslos für die Freiheit der Wissenschaft eingetreten ist.

Marie Curie wurde 1867 in Warschau, das damals unter russischer Herrschaft stand, als Marie Sklodowska geboren und ist dort zweisprachig aufgewachsen. In der Schule war Russisch vorgeschrieben, zuhause wurde heimlich Polnisch gesprochen. Sie soll schon als Schülerin auffällig selbstbewusst und brillant gewesen sein. Da Frauen damals in Wahrschau nicht studieren durften, schloss die junge Marie mit ihrer Schwester einen Pakt: Sie arbeitete nach der Schule als Gouvernante um ihrer Schwester ein Studium in Paris zu ermöglichen. Die Schwester würde sie dann nachholen, wenn sie in Paris ein Einkommen hat. Im Herbst 1891 hatte sie das endlich geschafft und Marie Curie begann das Studium der Naturwissenschaften an der Sorbonne.

Als Marie Curie 1897 ihren wissenschaftlichen Schwerpunkt wählte, waren die von Antoine-Henri Becquerel 1896 entdeckten Uranstrahlen gerade ein heißes Thema. Das wollte sie zusammen mit ihrem Ehemann Pierre Curie genauer untersuchen. Ihre Fragestellung war: Was ist es, das in der Pechblende die rätselhaften Strahlen aussendet? Sie besorgte also große Mengen schwach radioaktiver Pechblende und begann die chemischen Bestandteile dieses Erzes zu separieren. Das erste strahlende Element, das Marie Curie entdeckte, nannte sie nach ihrer Heimat Polonium. Es ist ein Zwischenprodukt des Stufenweisen Zerfalls von Uran in Blei. Ein Poloniumatom hält im Mittel nur 140 Tage und zerfällt dann unter Aussendung von Strahlung weiter in stabiles Blei. Das weitaus wichtigere Element, das Curie entdeckte, war das Radium, ein anderes Zwischenprodukt derselben Zerfallsreihe. Radium hat eine wesentlich längere Halbwertszeit von 1600 Jahren. Erst nach 1600 Jahren ist also die Hälfte einer Menge von Radiumatomen zerfallen.

Marie Curie hatte als erste die Idee, dass Uranstrahlung mit einem Prozess verbunden ist, der die bis dahin als unteilbar und ewig haltbar geltenden Elemente ineinander umwandeln konnte. Während andere den Zerfall der Elemente noch für einen chemischen Prozess hielten, prägte Marie Curie den neuen Begriff Radioaktivität für eine Kernumwandlung. Ernest Rutherford gelang es 1902, diese Hypothese endgültig zu beweisen. 1903 wurde Marie Curie gemeinsam mit Pierre Curie der Nobelpreis für Physik zu einer Hälfte verliehen. Die andere Hälfte wurde Becquerel für die ursprüngliche Entdeckung der Strahlung zugesprochen.1

Radium galt um die Jahrhundertwende geradezu als Wunderelement. Im Gegensatz zum kurzlebigen Polonium nahm seine Strahlenintensität nicht merklich ab und es konnte bestimmte Stoffe zum grünlichen Leuchten bringen. Man versprach sich von Radium allerlei Heilwirkungen und hielt es für möglich, dass eines Tages alle Wohnzimmer mit Radiumlampen erleuchtet würden. Ganz ohne den Einsatz von Elektrizität oder der Notwendigkeit Brennstoff nachzufüllen.

Marie Curie war die Entdeckerin des chemischen Verfahrens mir dem Radium separiert werden konnte. Hierfür bekam sie 1911, diesmal als alleinige Preisträgerin, den Nobelpreis für Chemie. Hätte sie das Verfahren patentieren lassen und sich Lizenzen zahlen lassen, hätte Marie Curie ein Vermögen verdienen können. Sie war aber davon überzeugt, dass die Ergebnisse wissenschaftlicher Arbeit frei sein sollten. Also verzichtete sie auf ein Patent. Ihr Verfahren sollte frei von Gebühren allen Menschen nutzen können.

Marie Curie war nicht nur der erste Mensch, der zwei Nobelpreise bekam, sie war auch 1906 nach dem Tod ihres Mannes die erste Frau, die an der Sorbonne gelehrt hat und zwei Jahre später Professorin wurde. Einer Frau eine Professur zu übertragen, traute man(n) sich 1906 noch nicht so recht. Dabei stand es außer Frage, dass Marie Curie als Nobelpreisträgerin und Entdeckerin der Radioaktivität die beste Besetzung für Pierre Curies Nachfolge war. Ihre erste Vorlesung an der Sorbonne war ein Medienereignis und bis auf den letzten Platz besetzt. Die bescheidene Madame Curie dachte aber nicht daran, diesen Ruhm auszukosten und eine Rede zu halten. Sie nahm der Lehrstoff genau dort auf, wo ihr Mann zuvor abgebrochen hatte. Vermutlich verstanden weit über die Hälfte der Anwesenden kein Wort.

Im ersten Weltkrieg stattete Marie Curie mehrere Röntgenwagen aus und fuhr selbst an die Front, um verwundeten zu helfen. Nach dem Krieg leitete sie das Radium-Institut in Paris, in dem sie auch gezielt Frauen und aus dem Ausland stammende Studierende förderte. Marie Curies Radium-institut war eines der führenden Kernforschungsinstitute weltweit. Sie bildete dort unter anderem ihre Tochter Irène Joliot-Curie aus, die 1935 zusammen mit ihrem Ehemann Frédéric Joliot den Nobelpreis für Chemie erhielt. Den Joliot-Curies gelang es erstmals, durch radioaktive Bestrahlung neue Elemente künstlich zu schaffen.

Marie Curie starb 1934 im Alter von 66 Jahren. Vermutlich an den Langzeitfolgen der von ihr entdeckten Strahlung. Ihrer jüngeren Tochter Eve verdanken wir unter anderem diesen Blogbeitrag. Sie hat eine sehr lesenswerte Biographie über ihre Mutter geschrieben: Madame Curie

Anmerkungen:
1. Rutherford bekam für den Nachweis, dass Radioaktivität tatsächlich eine Elementumwandlung ist, den Chemienobelpreis 1908
Joachim Schulz

Veröffentlicht von

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Joachim Schulz ist Gruppenleiter für Probenumgebung an der European XFEL GmbH in Schenefeld bei Hamburg. Seine wissenschaftliche Laufbahn begann in der Quantenoptik, in der er die Wechselwirkung einzelner Atome mit Laserfeldern untersucht hat. Sie führte ihn unter anderem zur Atomphysik mit Synchrotronstrahlung und Clusterphysik mit Freie-Elektronen Lasern. Vier Jahre hat er am Centre for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg Experimente zur kohärenten Röntgenbeugung an Biomolekülen geplant, aufgebaut und durchgeführt. In seiner Freizeit schreibt er zum Beispiel hier im Blog oder an seiner Homepage "Joachims Quantenwelt".

7 Kommentare

  1. Marie und Pierre Curie wussten noch nichts über die Gefahren radioaktiver Stoffe. In der Wikipedia liest man dazu:

    She had carried test tubes containing radioactive isotopes in her pocket,[63] and she stored them in her desk drawer, remarking on the faint light that the substances gave off in the dark.[64] Curie was also exposed to X-rays from unshielded equipment while serving as a radiologist in field hospitals during the war
    Because of their levels of radioactivity, her papers from the 1890s are considered too dangerous to handle.[66] Even her cookbook is highly radioactive.[66] Her papers are kept in lead-lined boxes, and those who wish to consult them must wear protective clothing.

    Das erklärt sich wohl durch die Halbwertszeit von 1600 Jahren von Radium-226, dem häufigsten Radiumisotop. Aber auch Polonium, das seinen Namen der polnischen Herkunft der Entdecker Marie und Pierre Curie verdankt, hat Isotope mit einer Halbwertszeit von 138 Jahren (Po-210) und 103 Jahren (Po-209). Immerhin wird man die von Marie Curies verfassten Papiere wohl in einigen tausend Jahren ohne Vorsichtsmassnahmen lesen können. Ich könnte sie mir aber auch heute schon als Ausstellungsexponate vorstellen. Es wären kaum Sicherheitsmassnahmen nötig um ihren Diebstahl zu verhindern. Potenzielle Diebe werden sich wohl allein schon durch die Information abhalten lassen, dass die Inkorporation von 0.089 Mikrogramm Polonium-210 bereits tödlich ist, etwas was Alexander Litvinenko erfahren durfte

    Im Christian Science Monitor-Artikel Marie Curie: Why her papers are still radioactive erfährt man auch wie der Begriff Radioaktivität entstanden ist:

    Pierre Curie constructed a chamber with an electrometer that would measure weak electrical currents. When he brought it close to the luminescent tubes, the air inside the chamber would break down into positive and negative ions, creating a weak electric current. The pair called this phenomenon “radioactivity,” which, in addition to being a new kind energy, demonstrated that atoms, then thought to be the smallest possible constituent of matter, could emanate even smaller particles.

    • Naja, Diebe würden kaum auf die Idee kommen, die Papiere zu essen.

      Ein paar Fakten haben Sie durcheinander gebracht:

      Die Halbwertszeit von Polonium -210 beträgt nicht 138 Jahre, sondern 138 Tage. Ich weiß dass so genau, weil ich selbst schon mit Polonium-210-Quellen gearbeitet habe. Popolnium-208 lebt zwar tatsächlich 103 Jahre, kommt aber nicht natürlich vor, weil es in keiner Zerfallsreihe vorkommt.

      Dass radioaktive Strahlung gesundheitsschädlich ist, war mindestens Marie Curie bekannt. Die gesundheitlichen Schäden von Röntgenärzten wurden sehr schnell deutlich und waren in den 1910er durchaus bekannt.

      Pierre Curie war Franzose.

      • Stimmt, Polonium-210 hat eine Halbwertszeit von 138 Tagen, Polonium-208 aber eine von 2’898 Jahren. 103 Jahre beträgt dagegen die Halbwertszeit von Polonium-209.
        Die Halbwertszeit von Polonium-210 macht es tatsächlich gut geeignet für solche Attentate wie sie auf Alexander Litvinenko verübt wurden. Bei einer Halbwertszeit von 138 Tagen ist nach einem Jahr nur noch ungefähr 1/8 der ursprünglichen Aktivität vorhanden. Eine noch kürzere Halbwertszeit wäre zwar noch “besser”, würde es aber nicht mehr ermöglichen einen Vorrat an Polonium-210 für die spätere Verwendung anzulegen.
        Mich wundert es ein bisschen, dass man bei Jassir Araft 8 Jahre nach seinem Tod noch eine Polonium-210 Vergiftung nachweisen wollte, denn nach dieser Zeit sind schon sehr viele Halbwertszeiten vergangen. Ein chemischer Nachweis wird sowieso nicht möglich sein, bei den kleinen Mengen, die verwendet werden und die verbleibende Alpha-Strahlung muss wohl durch ihre Energie von anderen Alphastrahlern unterschieden werden.
        Beim Nachschlagen habe ich auch entdeckt, dass man anfangs des 20. Jahrhunderts schon relativ viel über Alpha- und Betastrahlung wusste. Rutherford wies schon 1908 mittels Spektroskopie nach, dass Alphastrahlung Heliumkernen entspricht und schon 1899 war bekannt, dass Alpha-und Betastrahlen durch Magnetfelder unterschiedlich abgelenkt werden. Überhaupt war die Vorkriegszeit (vor dem 1. Weltkrieg) schon durch mehrere spektakuläre Entdeckungen geprägt.Einsteins annus mirabilis 1905 war nicht einfach ein Ausreisser sondern passte in die Zeit.
        Überrascht bin ich auch durch die Wikipedia-Angabe ein grosser Teil des irdischen Heliums gehe auf Alphastrahler aus dem Erdinnern zurück.

        • Ja, die Erde verliert meines Wissens ständig Helium, weil es zu leicht ist um von der Schwerkraft gehalten zu werden. Da aber durch den Radioaktiven Zerfall im Erdinneren und durch den Radon-Zerfall ständig Helium nachgeliefert wird, gibt es ein Fließgleichgewicht.

          Bei Polonium muss ich leider nochmal korrigierten. Das Komma in der deutschen Wikipedia ist durchaus ernst gemeint. Es sind 2,898 Jahre Halbwertzeit bei Polonium-208. In der englischen Wikipedia ist korrekt der Dezimalpunkt angegeben. Ich selbst achte bei Zahlenangaben immer darauf, niemals drei Nachkommestellen zu verwenden, um solche Missverständnisse auszuschließen.

          • Ach ja das Komma. Wird in Deutschland für den Dezimalpunkt verwendet und in den USA und England als Tausender-Separator.

        • Marie Curie wusste, dass Röntgenstrahlung biologisch wirksam war und schlug scheinbar sogar ihren Einsatz für die Tumortherapie vor. Möglicherweise ordnete sie aber die radioaktive Strahlung nicht ins gleiche Gebiet ein wie die Röntgenstrahlung. Als sie schliesslich an perniziöser Anämie erkrankte, gab es nur wenige Ärzte, die das mit ihrem Umgang mit radioaktiven Stoffen in Zusammenhang brachten.

          None of the specialists who examined Curie could diagnose her problem. Suspecting tuberculosis, several advised a stay at a sanatorium in Switzerland. A medical expert from Geneva finally diagnosed a blood disorder for which there was no cure. She died on July 4, 1934. “The disease was an aplastic pernicious anemia of rapid, feverish development,” the sanatorium director reported. “The bone marrow did not react, probably because it had been injured by a long accumulation of radiations.”

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