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辛苦的煉鋼工—居里夫人

10 辛苦的煉鋼工—居里夫人

文‧ 編輯室


瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡(Maria Sklodowska, 1867-1934)生於當時俄羅斯帝國統治下的波蘭會議王國的華沙,即現在波蘭的首都。她在華沙地下飛行大學讀書,並開始接受真正的科學訓練。她在華沙生活至24歲,1891年追隨姊姊布洛尼斯拉娃至巴黎讀書。她在巴黎取得學位並在畢業後留在巴黎從事科學研究。

一個偶然的機會,瑪麗亞與比埃爾.居里(Pierre Curie, 1859-1906)相識了,此時,他已是一位法國傑出的科學家。他們在共同工作的過程中,從相識、相知到相愛,1895年7月26日,瑪麗亞成了居里夫人。在一個風和日麗的日子,他們舉行了一切從簡的婚禮。他們對飲了一杯葡萄酒,便騎著自行車─這是這對新婚夫婦給自己添置的唯一的「奢侈品」─ 下鄉去度蜜月。歸來後,雙雙鑽進了實驗室。



所謂的實驗室,不過是一個簡陋的窩棚。每逢刮風下雨,他們就擔心,唯恐棚頂塌下來打碎實驗用的瓶瓶罐罐。這個窩棚,夏天悶熱,秋天潮濕,到了冬天,冷風直往裏灌,即使有個火爐,他們仍凍得手腳僵硬,動彈不得。就在這裏,居里夫婦進行了放射性的研究,開始了科學史上一次最偉大的探險。
1898年7月,瑪麗亞和丈夫發表一篇聯合署名論文,宣布以「釙(polonium)」命名所發現的元素,以紀念被瓜分的祖國波蘭[註]。

1898年12月26日,居里夫婦將他們發現的第二個元素命名為「鐳」(radium),拉丁文意為「射線」。他們在研究過程中還創造出單詞「放射性」(radioactivity)。瑪麗亞在提交給法國科學院的報告中宣布他們發現了比鈾的放射性要強10萬倍的新元素─鐳。但一些保守的科學家表示懷疑:「鐳在哪裏?指給我們看看,我們才能相信!」

為了提煉鐳,她要兼做學者、技師和工人3種職務。她一次必須加工20公斤瀝青鈾礦的礦渣,一人要搬動那些很大的蒸餾缸,把沸騰著的溶液從一個缸子倒進另一個缸子。盡管溶液刺鼻的蒸汽使她不停地咳嗽、流淚,但她必須像煉鋼工人那樣,用一根鐵棍連續幾小時在鍋裏攪拌溶化了的礦渣。由於睡眠太少,體力消耗很大,他們的健康受到很大損害。

從1899年4月到1902年5月,經過35個月、1,000多個日夜的辛勤勞動,他們將400噸的礦渣溶解、沉澱和結晶,經過多次的提煉後,終於成功地獲得了0.1克純氧化鐳。1903年12月10日,瑞典皇家科學院把諾貝爾物理獎授予居里夫婦和貝克勒爾(Atoine Henri Becquerel, 1852-1908)。

一家兩代三人與放射性

雖然歐洲正逐漸進入戰爭邊緣,而且許多國家面臨嚴重的經濟問題,1930年仍是核子物理界最興奮的一年。居里夫婦的大女兒伊蓮娜.居里(Irene Curie, 1897-1956)和夫婿弗雷德里克.約里奧-居里(Frederic Joliot-Curie, 1900-1958)利用阿伐粒子(4He)撞擊一鋁片(27Al),他們發現了一種新的放射性同位素磷(30P)。歷盡艱辛終於在1934年發現人造的放射性,並因此獲得1935年諾貝爾獎化學獎。

這個發現加上利用中子不受原子核正電荷排斥的影響,做為新的撞擊粒子,正可以打開通往核分裂之路,接著就是原子彈。

1911年,瑞典皇家科學院第二次授予居里夫人諾貝爾獎,她的研究工作獲得的國際認可達到新的高度,這次獲得的是諾貝爾化學獎,旨在表彰她「發現了鐳和釙元素,提純鐳並研究了這種引人注目的元素的性質及其化合物」。她是贏得(或共享)兩次諾貝爾獎的第一人。

居里夫人於1934年過世,但她在世的時候仍看到了她女兒的成就。約里奧寫道:居里夫人看到我們研究成功,當伊蓮娜和我在一個小玻璃試管內,向她展示第一個人造放射性元素,我永遠無法忘記她所感受到的喜悅。我仍能看到她用手指拿住這個裝有放射性化合物的小試管,雖然她的指頭先前已經被鐳所灼傷了,就好像它的放射性很微弱一樣。為了證實我們告訴她的話,她握著試管靠近一個蓋革‧ 牟勒(GM)計數器,這樣她可以聽到計數器發出很多的卡嗒聲,這無疑是她一生最後的滿足。

在她過世之前,居里夫人設法將這項新發現的敘述放入她一本新出版有關放射性的書籍。

以前人們只知道有鈾、釷、鐳、釙等天然存在的放射性元素,這些元素都是位於元素周期表末尾的重核元素。現在,小居里夫婦發現了列在周期表前面的輕核元素也可以有放射性的同位素。它們在自然界並不存在,而是人工製造的,是人工放射性元素。

約里奧.居里在領取諾貝爾獎金的演說中預言:「我們看清楚了,那些能夠創造和破壞元素的科學家也能夠實現爆炸性的核反應…。如果在物質中能夠實現核反應的話,那就可以釋放出大量有用的能量。」

註: 波蘭在18世紀被沙俄、普魯士和奧地利瓜分,居禮夫人把新元素釙(Po)以其祖國命名,期望能引起世界對波蘭地位的關注。釙可能是第一個因政治問題而命名的化學元素。

參考資料:
1.
輻射軼聞,翁寶山編著,民國95年11月,核能資訊中心出版
2.
維基百科,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8E%9B%E4%B8%BD%C2%B7%E5%B1%85%E9%87%8C#cite_note-independence-91
9 生活環境中處處有輻射 10 辛苦的煉鋼工—居里夫人 11 從女性觀點看核能安全
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