РЕФЕРАТ З ФІЗИКИ
Сім'я Кюрі
П'єр Кюрі
Французький фізик П'єр Кюрі народився в Парижі 15 травня 1859 Він був молодшим з двох синів лікаря Ежена Кюрі і Софі-Клер (Депуллі) Кюрі. Батько вирішив дати своєму синові домашню освіту. Хлопчик виявився таким старанним учнем, що в 1876 р., коли йому було шістнадцять років, отримав вчений ступінь бакалавра Паризького університету (Сорбони). Два роки опісля він отримав ступінь ліценціата (еквівалентну ступеню магістра) фізичних наук.
У 1878 р. К. став працювати у фізичній лабораторії Сорбонни, де зайнявся дослідженням природи кристалів. Разом зі своїм старшим братом Жаком, що працював в мінералогічній лабораторії університету, Кюрі протягом чотирьох років проводив експериментальні роботи в цій області. Брати Кюрі відкрили П'єзоелектрика - поява під дією прикладеної ззовні сили на поверхні деяких кристалів електричних зарядів. Ними був відкритий і зворотний ефект: ті ж кристали під дією електричного поля відчувають стиснення. Якщо прикласти до таких кристалів змінний струм, то їх можна примусити здійснювати коливання з ультрависокими частотами, при яких кристали випускати звукові хвилі за межами сприйняття людського слуху. Такі кристали стали дуже важливими компонентами такої радіоапаратури, як мікрофони, підсилювачі і стереосистеми. Брати Кюрі розробили і побудували п'єзоелектричний кварцовий балансир, який створює електричний заряд, пропорційний прикладеній силі. Його можна вважати попередником основних вузлів і модулів сучасного кварцевого годинника і радіопередавачів.
У 1882 р. за рекомендацією англійського фізика Вільяма Томсона Кюрі був призначений керівником лабораторії нової Муніципальної школи промислової фізики та хімії. Хоча платня в школі була більш ніж скромним, він залишався главою лабораторії протягом двадцяти двох років. Через рік після призначення Кюрі керівником лабораторії співпраця братів припинилася, оскільки Жак залишив Париж, щоб стати професором мінералогії університету Монпельє.
Період з 1883 по 1895 р. Кюрі виконав велику серію робіт, в основному з фізики кристалів. Одними з найбільш значущих стали статті по геометричній симетрії кристалів. З 1890 по 1895 р. П'єр займався вивченням магнітних властивостей речовин при різних температурах. На підставі великого числа експериментальних даних в його докторській дисертації була встановлена залежність між температурою і намагніченістю, що згодом отримала назву закону Кюрі.
Марі Склодовська
Французький фізик Марі Склодовська народилася у Варшаві (Польща) 7 листопада 1867 Вона була наймолодшою з п'яти дітей у родині Владислава і Броніслави (Богушки) Склодовських. Марі виховувалася в сім'ї, де заняття наукою користалися повагою. Її батько викладав фізику в гімназії, а мати, поки не захворіла туберкульозом, була директором гімназії.
Марі блискуче училася й у початкової, і в середній школі. Ще в юному віці вона працювала лаборантом у хімічній лабораторії свого двоюрідного брата. Великий російський хімік Дмитро Іванович Менделєєв, творець періодичної таблиці хімічних елементів, був другом її батька. Побачивши дівчинку за роботою в лабораторії, він передбачив їй велике майбутнє, якщо вона продовжить свої заняття хімією.
На шляху до здійснення мрії Склодовської про вищу освіту стояли дві перешкоди: бідність родини і заборона на прийом жінок у Варшавський університет. Марі і її сестра Броня розробили план: Марія протягом п'яти років буде працювати гувернанткою, щоб дати можливість сестрі закінчити медичний інститут, після чого Броня повинна узяти на себе видатки на вищу освіту сестри. Броня одержала медичне утворення в Парижі і, ставши лікарем, запросила до себе сестру. Залишивши Польщу в 1891 р., Марія надійшла на факультет природничих наук Паризького університету (Сорбони). У 1893 р., закінчивши курс першою, вона отримала ступінь ліценціата по фізиці Сорбони (еквівалентну ступеня магістра). Через рік вона стала ліценціатом з математики.
Спільні відкриття
П'єр Кюрі і Марі Склодовська познайомилися в 1894 році в будинку одного польського фізика-емігранта. Вони одружилися в липні 1895 р., через кілька місяців після того, як П'єр захистив докторську дисертацію. Їх дочка Ірен народилася у вересні 1897 р. Через три місяці Марі завершила своє дослідження з магнетизму і почала шукати тему для дисертації.
У 1896 р. Анрі Беккерель відкрив, що уранові з'єднання постійно випускають випромінювання, здатне засвічувати фотографічну пластинку. На відміну від рентгенівського, відкритого в 1895 р. Вільгельмом Рентгеном, випромінювання Беккереля було не результатом збудження від зовнішнього джерела енергії, наприклад світлом, а внутрішньою властивістю самого урану. Вибравши це явище темою своєї докторської дисертації, Марі стала з'ясовувати, не випускають чи інші з'єднання «промені Беккереля». Так як Беккерель виявив, що випускається ураном випромінювання підвищує електропровідність повітря поблизу препаратів, вона використовувала для вимірювання електропровідності п'єзоелектричний кварцовий балансир братів Кюрі. Незабаром Марі Кюрі прийшла до висновку, що тільки уран, торій і з'єднання цих двох елементів випускають випромінювання Беккереля, яке вона пізніше назвала радіоактивністю. Марі на самому початку своїх досліджень зробила важливе відкриття: уранова смоляна обманка (уранова руда) електризує навколишнє повітря набагато сильніше, ніж що містяться в ній сполуки урану і торію, і навіть чим чистий уран. З цього спостереження вона зробила висновок про існування в урановій смоляний обманці ще невідомого сильно радіоактивного елементу. У 1898 р. Марі Кюрі повідомила про результати своїх експериментів Французької академії наук. Переконаний у тому, що гіпотеза його дружини не тільки вірна, але і дуже важлива, П'єр залишив свої власні дослідження, щоб допомогти Марі виділити цей елемент.
Кюрі поставили перед собою завдання розділити уранову смоляну обманку на хімічні компоненти. Обробляючи уранову руду кислотами і сірководнем, вони розділили її на відомі компоненти. Досліджуючи кожну з компонент, ними було встановлено, що сильною радіоактивністю володіють тільки два з них, що містять елементи вісмут і барій. Оскільки відкрите Беккерелем випромінювання не було характерним ні для вісмуту, ні для барію, вони уклали, що ці порції речовини містять один або кілька раніше невідомих елементів. Після трудомістких операцій вони отримали невелику кількість речовини, що володіло найбільшою радіоактивністю. Виявилося. що виділена порція містить не один, а два невідомі радіоактивні елементи. У липні 1898 р. Кюрі опублікували статтю «Про радіоактивне речовині, що міститься в урановій смоляний обманці» ("Sur une substance radioactive contenue dans la pecelende"), в якій повідомляли про відкриття одного з елементів, названим полонієм на честь батьківщини Марії Склодовської. У грудні вони оголосили про відкриття другого елементу, який назвали радієм. Обидва нові елементи були у багато разів більш радіоактивні, ніж уран або торій, і складали одну мільйонну частину уранової смоляної обманки. Щоб виділити з руди радій в достатньому для визначення його атомної ваги кількості, Кюрі в подальші чотири роки переробили декілька тонн уранової смоляної обманки. Працюючи в примітивних і шкідливих умовах, вони виробляли операції хімічного розділення у величезних чанах, встановлених в дірявому сараї, а всі аналізи - в крихітній, бідно оснащеній лабораторії Муніципальної школи.
У цей важкий, але захоплюючий період платні П'єра не вистачало, щоб утримувати сім'ю. Незважаючи на те, що інтенсивні дослідження і маленька дитина займали майже весь її час, Марі в 1900 р. почала викладати фізику в Севрі, в Еколь нормаль сюперьер, навчальному закладі, що готував вчителів середньої школи. Овдовілий батько П'єра переїхав до Кюрі і допомагав наглядати за Ірен.
У вересні 1902 р. Кюрі оголосили про те, що їм вдалося виділити одну десяту грама хлориду радію з декількох тонн уранової смоляної обманки. Виділити полоній їм не вдалося, оскільки той виявився продуктом розпаду радію. Аналізуючи з'єднання, Марі встановила, що атомна маса радію рівна 225. Сіль радію випускала голубувате свічення і тепло. Визнання і нагороди за його відкриття прийшли до подружжя Кюрі майже відразу.
Завершивши дослідження, Марі нарешті написала свою докторську дисертацію. Робота називалася «Дослідження радіоактивних речовин» ("Researcher on Radiactive Substances") і була представлена Сорбонні в червні 1903 р. До неї ввійшла величезна кількість спостережень радіоактивності, зроблених Марі і П'єром Кюрі під час пошуку полонію і радію. На думку комітету, що присудив Марі науковий ступінь, її робота стала найбільшим внеском, коли-небудь внесеним в науку докторською дисертацією.
Подружжя Кюрі відзначили дію радію на людський організм (як і Анрі Беккерель, вони отримали опіки, перш ніж зрозуміли небезпеку поводження з радіоактивними речовинами) і висловили припущення, що радій може бути використаний для лікування пухлин. Терапевтичне значення радію було визнано майже відразу, і ціни на Радієвий джерела різко піднялися. Проте Кюрі відмовилися патентувати екстракційний процес і використовувати результати своїх досліджень в будь-яких комерційних цілях.
Кюрі опублікували величезну кількість інформації про радіоактивність, зібраної ними за час досліджень: з 1898 по 1904 р. вони випустили тридцять шість робіт. Ще до завершення своїх досліджень Кюрі спонукали інших фізиків також зайнятися вивченням радіоактивності. У 1903 р. Ернест Резерфорд і Фредерік Содді висловили припущення про те, що радіоактивні випромінювання пов'язані з розпадом атомних ядер. Розпадаючись (втрачаючи якісь із створюючих їх частинок), радіоактивні ядра зазнають трансмутацію в інші елементи.
Шведська королівська академія наук присудила подружжю Кюрі половину Нобелівської премії з фізики 1903 р. «на знак визнання ... їх спільних досліджень явищ радіації, відкритих професором Анрі Беккерелем », з яким вони розділили премію. Марі стала першою жінкою, удостоєної Нобелівської премії. І Марі, і П'єр Кюрі були хворі і не могли їхати в Стокгольм на церемонію вручення премії. Вони отримали її влітку наступного року. У своїй Нобелівській лекції, прочитаної два роки потому, П'єр вказав на потенційну небезпеку, яку представляють радіоактивні речовини, потрап вони не в ті руки, і додав, що «належить до числа тих, хто разом з Нобелем вважає, що нові відкриття принесуть людству більше бід, ніж добра ».
Крім Нобелівської премії, П'єр був удостоєний ще декількох нагород і почесних звань, у тому числі медалі Деві Лондонського королівського товариства (1903) і золотої медалі Маттеуччі Національної Академії наук Італії (1904). Він був обраний до Французької академії наук (1905).
У жовтні 1904 р. П'єр був призначений професором фізики в Сорбонні, а місяць потому Марі стала офіційно іменуватися завідувачкою його лабораторією. У грудні у них народилася друга дочка, Єва, яка згодом стала піаністкою і біографом своєї матері.
У дощовий день 19 квітня 1906, переходячи вулицю в Парижі, П'єр послизнувся і впав. Голова його потрапила під колесо проїжджаючого кінного екіпажа. Смерть настала миттєво.
Марі Кюрі успадкувала його кафедру в Сорбонні, де продовжила свої дослідження радію. У 1910 р. їй вдалося у співпраці з Андре Дебірном отримати чистий металевий радій і тим самим завершити цикл досліджень, початий 12 років тому. Вона переконливо довела, що радій є хімічним елементом. Марі розробила метод вимірювання радіоактивних еманацій і приготувала для Міжнародного бюро мір і ваг перший міжнародний еталон радію - чистий зразок хлориду радію, з яким належало порівнювати всі інші джерела. В кінці 1910 р. за наполяганням багатьох учених кандидатура Марі була висунута на виборах в одне з найбільш престижних наукових товариств - Французької академії наук. П'єр Кюрі був обраний до неї лише за рік до своєї смерті. За всю історію Французької академії наук жодна жінка не була її членом, тому висунення кандидатури Склодовської призвело до жорстокої сутичці між прихильниками і супротивниками цього кроку. Після декількох місяців образливої полеміки в січні 1911 р. її кандидатура була відкинута на виборах більшістю в один голос. У 1911 р. вона була удостоєна Нобелівської премії з хімії.
Крім двох Нобелівських премій, К. була удостоєна медалі Бертело Французької академії наук (1902), медалі Деві Лондонського королівського товариства (1903) і медалі Еліота Крессона Франкліновського інституту (1909). Вона була членом 85 наукових товариств усього світу, в тому числі Французької медичної академії, отримала 20 почесних ступенів. З 1911 р. і до смерті К. брала участь у престижних Сольвеєвських конгресах з фізики, протягом 12 років була співробітником Міжнародної комісії з інтелектуальної співпраці Ліги Націй.
Незадовго до початку першої світової війни Паризький університет і Пастерівський інститут заснували Радієвий інститут для досліджень радіоактивності. Марі була призначена директором відділення фундаментальних досліджень і медичного застосування радіоактивності. Під час війни вона навчала військових медиків застосуванню радіології, наприклад, виявлення за допомогою рентгенівських променів шрапнелі в тілі пораненого. У прифронтовій зоні вона допомагала створювати радіологічні установки, постачати пункти першої допомоги переносними рентгенівськими апаратами. Накопичений досвід вона узагальнила в монографії «Радіологія і війна» («La Radiologie et la guerre») в 1920 р.
Після війни Марі повернулася до Радієвий інститут. В останні роки свого життя вона керувала роботами студентів і активно сприяла застосуванню радіології в медицині. Вона написала біографію П'єра Кюрі, яка була опублікована в 1923 р. Періодично Склодовська здійснювала поїздки до Польщі, яка наприкінці війни здобула незалежність. Там вона консультувала польських дослідників. У 1921 р. разом з дочками Марі відвідала Сполучені Штати, щоб прийняти в дар 1 г радію для продовження дослідів. Під час свого другого візиту в США (1929) вона отримала пожертвування, на яке придбала ще грам радію для терапевтичного використання в одному з варшавських госпіталів. Але внаслідок багаторічної роботи з радієм її здоров'я стало помітно погіршуватися.
Марі Склодовська померла 4 липня 1934 р. від лейкемії в невеликій лікарні містечка Санселлемоз у французьких Альпах.
Ірен Жоліо-Кюрі
Ірен Жоліо-Кюрі народилася в Парижі 12 вересня 1897 Вона була старшою з двох дочок П'єра Кюрі і Марі (Склодовської) Кюрі. Марі Кюрі вперше отримала радій, коли Ірен був всього рік. Приблизно в цей же час дід Ірен по лінії батька, Ежен Кюрі, переїхав жити в їхню сім'ю. За професією Ежен Кюрі був лікарем. Він добровільно запропонував свої послуги повсталим в революцію 1848 р. і допомагав Паризькій комуні в 1871 р. Тепер Ежен Кюрі складав компанію своїй внучці, поки її мати була зайнята в лабораторії.
У віці 10 років, за рік до смерті батька, Ірен почала займатися в кооперативній школі, організованою матір'ю і кількома її колегами, у т.ч. фізиками Полем Ланжевеном і Жаном Перреном, які також викладали в цій школі. Два роки опісля вона поступила у коледж Севіне, закінчивши його напередодні першої світової війни. Ірен продовжила свою освіту в Паризькому університеті (Сорбонні). Проте на декілька місяців перервала своє навчання, тому що працювала медичною сестрою у військовому госпіталі, допомагаючи матері робити рентгенограми.
Після закінчення війни Ірен стала працювати асистентом-дослідником в Інституті радію, який очолювала її мати, ac 1921 р. почала проводити самостійні дослідження. Її перші досліди були пов'язані з вивченням радіоактивного полонію - елементу, відкритого її батьками понад 20 років тому. Оскільки явище радіації було пов'язане з розпадом атома, його вивчення давало надію пролити світло на структуру атома. Ірен вивчала флуктуації, що спостерігалася у альфа-часток, що викидаються, як правило, з надзвичайно високою швидкістю під час розпаду атомів полонію. На альфа-частинки, які складаються з 2 протонів і 2 нейтронів і, отже, є ядрами гелію, як на матеріал для вивчення атомної структури вперше вказав англійський фізик Ернест Резерфорд. У 1925 р. за дослідження цих частинок Ірен був присуджений докторський ступінь.
Найзначніше з проведених нею досліджень почалося кількома роками пізніше, після того як в 1926 р. вона вийшла заміж за свого колегу, асистента Інституту радію Фредеріка Жоліо. У 1930 р. німецький фізик Вальтер Боте виявив, що деякі легкі елементи (серед них берилій і бор) випромінюють потужну радіацію при бомбардуванні їх альфа-частками. Зацікавившись проблемами, які виникли в результаті цього відкриття, подружжя Жоліо-Кюрі (як вони себе називали) приготувало особливо потужне джерело полонію для отримання альфа-часток і застосували сконструйовані Жоліо чутливу конденсаційну камеру, з тим щоб фіксувати проникаючу радіацію, яка виникала таким чином.
Вони виявили, що коли між берилієм або бором і детектором поміщається пластинка водородсодержащего речовини, то спостерігається рівень радіації збільшується майже вдвічі. Подружжя Жоліо-Кюрі пояснило виникнення цього ефекту тим, що проникаюча радіація вибиває окремі атоми водню, надаючи їм величезну швидкість. Незважаючи на те що ні Ірен, ні Фредерік, не зрозуміли суті цього процесу, проведені ними ретельні вимірювання проклали шлях для відкриття в 1932 р. Джеймсом Чедвіком нейтрона - електрично нейтральної складової частини більшості атомних ядер.
Продовжуючи дослідження, подружжя Жоліо-Кюрі прийшло до свого найзначнішого відкриття. Бомбардуючи альфа-частками бор і алюміній, вони вивчали вихід позитронів (позитивно заряджених частинок, які у всіх інших відносинах нагадують негативно заряджені електрони), вперше відкритих в 1932 р. американським фізиком Карлом Д. Андерсоном. Закривши отвір детектора тонким шаром алюмінієвої фольги, вони опромінили зразки алюмінію і бору альфа-частками. На їхнє здивування, вихід позитронів продовжувався протягом кількох хвилин після того, як був вилучений полонієве джерело альфа-часток. Пізніше Жоліо-Кюрі прийшли до переконання, що частина алюмінію і бору в підданих аналізу зразках перетворилася на нові хімічні елементи. Більш того, ці нові елементи були радіоактивними: поглинаючи 2 протони і 2 нейтрони альфа-часток, алюміній перетворився на радіоактивний фосфор, а бор - в радіоактивний ізотоп азоту. Протягом нетривалого часу Жоліо-Кюрі отримали багато нових радіоактивних елементів.
У 1935 р. Ірен і Фредеріку Жоліо спільно була присуджена Нобелівська премія з хімії «за виконаний синтез нових радіоактивних елементів». У вступній промові від імені Шведської королівської академії наук К.В. Пальмаєр нагадав Ірен про те, як 24 роки тому вона була присутня на подібній церемонії, коли Нобелівську премію з хімії отримувала її мати. «У співпраці з вашим чоловіком, - сказав Пальмаєр, - ви гідно продовжуєте цю блискучу традицію».
Через рік після отримання Нобелівської премії Ірен стала повним професором Сорбонни, де читала лекції починаючи з 1932 р. Вона також зберегла за собою посаду в Інституті радію і продовжувала займатися дослідженнями радіоактивності. В кінці 30-х рр.. вона, працюючи з ураном, зробила декілька важливих відкриттів і впритул підійшла до виявлення того, що при бомбардуванні нейтронами відбувається розпад (розщеплювання) атома урану. Повторивши ті ж самі досліди, німецький фізик Отто Ган і його колеги Фріц Штрасман та Лізі Майтнер в 1938р. домоглися розщеплення атома урану.
Між тим Ірен почала всю більшу увагу приділяти політичній діяльності і в 1936 р. протягом чотирьох місяців працювала помічником статс-секретаря у науково-дослідних справах в уряді Леона Блюма. У 1940 р. їй була вручена золота медаль Барнарда за видатні наукові заслуги, присуджена Колумбійським університетом.
Незважаючи на німецьку окупацію Франції в 1940 р., вона та її чоловік залишилися в Парижі, де Жоліо брав участь в русі Опору. У 1944 р. у гестапо з'явилися підозри відносно його діяльності, і, коли він в тому ж році пішов у підпілля, Ірен з двома дітьми втекла до Швейцарії, де вони залишалися до звільнення Франції.
У 1946 р. Ірен була призначена директором Інституту радію. Крім того, з 1946 по 1950 р. вона працювала в Комісаріаті з атомної енергії Франції. Завжди глибоко стурбована проблемами соціального і інтелектуального прогресу жінок, вона входила в Національний комітет Союзу французьких жінок і працювала у Всесвітній Раді Миру. До початку 50-х рр.. її здоров'я стало погіршуватися, ймовірно, в результаті отриманої нею дози радіоактивності. Ірен Жоліо-Кюрі померла в Парижі 17 березня 1956 р. від гострої лейкемії.