Marie Curie: una donna con una storia straordinaria che ha vinto due premi Nobel nella fisica e chimica

https://www.nobelprize.org/womenwhochangedscience/stories/marie-curie?keyword=radioactive

Donna dotata di eccezionale intelligenza, concentrazione, determinazione, che era completamente dedita allo studio e alla ricerca. Nata nel 1867, Marie Curie ha stravolto il mondo dell’epoca vincendo un Nobel in fisica per la sua ricerca sulla radioattività e uno in chimica per la scoperta del polonio e del radio.

Marie and Pierre Curie with co-laureate Henri Becquerel, 1898. Wellcome Collection (CC by 4.0), https://www.nobelprize.org/womenwhochangedscience/stories/marie-curie?keyword=radioactive

La storia della illustre scienziata Maria Salomea Skłodowska (da sposata Marie Curie) è strettamente legata alle aspettative della sua famiglia, e all’ambiente storico in cui viveva. Per studiare e per ottenere i titoli che le sono stati riconosciuti ha dovuto lavorare il triplo dei colleghi maschi, costruendosi tutto da sola e stravolgendo i pregiudizi dei tempi sulle donne. Grazie alla sua ricerca sulla radioattività oggi possiamo curare i tumori con le radiazioni, ed grazie alla sua scoperta del polonio nel 1932 Chadwick scopre l’esistenza del neutrone negli atomi. Nella biografia di Marie Curie scritta da Stefania Podda, l’eccezionalità di Marie spicca chiaramente.

L’infanzia di Maria Salomea Skłodowska

Maria nacque nel 1867 in Polonia che ai tempi era sotto il regime russo. I sui genitori erano uno insegnate universitario di chimica e fisica e l’altra a capo di una scuola femminile e avevano cinque figli (Marie era l’ultima), tuttavia avevano un salario molto basso e quindi la famiglia era nel complesso povera. I genitori capivano il valore immenso dell’educazione ed erano quindi molto esigenti nei confronti dell’istruzione dei figli; da ognuno di essi si aspettavano il massimo, infatti era richiesto ai figli che fossero sempre i migliori della classe. Marie era quindi abituata ad eccellere, ma rispetto agli altri quattro fratelli si distingueva per la sua eccezionale intelligenza che derivava dalla capacità di concentrarsi totalmente in quello che faceva, dalla sua incredibile memoria e dalla sua immensa sete di sapere. Già a 4 anni infatti aveva imparato a leggere da autodidatta meglio di tutti i figli maggiori. Quando sua mamma morì di tubercolosi (quando Marie aveva solo 7 anni), Marie sfogò tutta la sua tristezza dedicandosi ancora maggiormente agli studi.

Marie si diplomò in anticipo con medaglia d’oro a 15 anni e desiderava moltissimo andare all’università, ma ciò non era possibile per le donne ai tempi in Polonia. Quindi strinse un patto con la sorella maggiore Bronislawa: Marie avrebbe lavorato come balia mandando tutti i soldi alla sorella perchè potesse studiare medicina a Parigi, e vice versa sarebbe accaduto perchè Marie andasse successivamente a studiare fisica a Parigi.

Il premio Nobel in fisica per la radioattività

Quando, dopo 8 anni di lavoro per mantenere la sorella, Marie arrivò a Parigi (1891), si iscrisse alla Sorbona per studiare fisica. Marie viveva in una cantina gelida e studiava giorno e notte per colmare le lacune in matematica e fisica derivanti dalla frequentazione della una scuola femminile. Era talmente concentrata che spesso si dimenticava di mangiare, continuando a studiare senza badare alle proprie condizioni fisiche. Si laureò come prima della classe (composta quasi totalmente da uomini) nel 1893 in fisica, e si laureò nel 1894 in matematica (come seconda della classe – grande sconfitta per lei che era sempre stata la prima).

Nel 1894 Marie conobbe Pierre Curie, anche lui grande scienziato proveniente da una famiglia povera, e completamente dedito allo studio della fisica. La condivisione della passione per la scienza, insieme a un’intesa totale dei caratteri portò Pierre e Marie a sposarsi nel 1895. Marie voleva proseguire gli studi con un dottorato in fisica, che non era mai stato ottenuto da nessuna donna. Marie fu ammessa al dottorato e decise di dedicarsi alla ricerca nella radioattività (termine che lei stessa coniò successivamente). Becquerel aveva scoperto che l’uranio produceva immagini su una piastra fotografica anche quando non era esposto al sole. Pierre e Marie studiarono il fenomeno insieme e lavorarono senza sosta, sostenendosi a vicenda per analizzare il comportamento dell’uranio e altri elementi. Erano una coppia di scienziati affiatata, e grazie principalmente a Marie, scoprirono che l’irraggiamento spontaneo è una proprietà di diversi elementi chimici, che loro chiamarono ‘radioattivi‘. Pierre lottò perchè il premio Nobel andasse a Marie, il cui riconoscimento era stato inizialmente escluso, e nel 1903 Marie diventò la prima donna a ottenere un premio Nobel (condiviso con Becquerel e Pierre Curie).

Pierre e Marie continuarono a lavorare sulla radioattività e si resero conto che nel pechblenda (minerale radioattivo, oggi fonte principale di uranio) non poteva esserci solo l’uranio, ma doveva esserci un altro elemento, perchè notarono che diversi minerali di pechnlenda potevano emanare diverse quantità di radiazioni. Quindi Marie e Pierre dedicarono il resto della loro vita a isolare l’elemento ignoto e a determinarne le caratteristiche. Nonostante la fama, continuarono a lavorare in un capannone che avevano allestito come laboratorio, in cui l’attrezzatura era ‘fatta in casa’ da loro, per mancanza di fondi. Scoprirono dapprima l’elemento che chiamarono polonio, e successivamente si resero conto che doveva esserci un secondo elemento nel pechblenda: il radio in piccolissime quantità.

Marie Curie, chronomèter in hand, in the process of measuring radioactivity in the laboratory on Cuvier Street, 1904 © Association Curie Joliot-Curie, https://www.nobelprize.org/womenwhochangedscience/stories/marie-curie?keyword=radioactive

Il premio Nobel in chimica per il polonio e il radio

Nel 1906 Pierre venne investito da una carrozza e morì, incidente che creò una profondissima ferita in Marie per l’enorme amore e intesa che i due avevano avuto. Marie, distrutta, ancora una volta decise di dedicare tutte le sue restanti forze per isolare il radio, che necessitava di un processo di filtrazione molto lungo a causa delle minuscole quantità contenute nel pechblenda. Dopo anni di lavoro straziante, e dopo avere lottato per ottenere un laboratorio attrezzato a capo di lei, donna, riuscì a ottenere il premio Nobel per la chimica per avere isolato il radio nel 1911. Marie è tutt’oggi l’unica persona ad avere ottenuto due Nobel in due campi distinti. Tutto questo nonostante la sua precaria salute fisica (dovuta all’esposizione alle radiazioni pericolose del radio) e nonostante lo scandalo Langevin (uomo sposto, collaboratore nel laboratorio con cui aveva instaurato una relazione amoroso).

Durante la prima guerra mondiale Marie decise di rendersi utile mettendo a disposizione il materiale del suo laboratorio fornendo automobili – les petites Curies – su cui aveva installato l’apparecchiatura per gli scan con i raggi X, utili per curare meglio i soldati caduti nella guerra. Marie, dopo la guerra continuò a studiare e a lavorare nelle sue ricerche gestendo il laboratorio, e fu per lei un’enorme soddisfazione quando sua figlia Irène vinse insieme a Frèderic Joliot un Nobel nella chimica per la scoperta della radioattività artificiale nel 1935. Nel 1936 Marie morì a causa delle complicazioni dovute all’eccessiva esposizioni alle radiazioni del radio che lei maneggiava senza precauzioni. Sicuramente Marie Curie sarà per sempre considerata come una degli scienziati più importanti di tutti i tempi, e oltre a questo il suo nome sarà per sempre associato all’esempio di modernità, emancipazione e determinazione di una donna eccezionale.

Marie Curie Wellcome Collection (CC by 4.0), https://www.nobelprize.org/womenwhochangedscience/stories/marie-curie?keyword=radioactive

La radioattività

La radioattività, scoperta da Becquerel e Marie e Pierre Curie, consiste nell’insieme di processi atomici di decadimento degli atomi instabili. Infatti alcuni elementi, quali uranio, polonio e radio sono molto instabili e quindi decadono – ovvero perdono energia – in un lasso di tempo in modo da raggiungere uno stato più stabile. La predita di energia comporta l’emissione di radiazioni che continua fino alla fine del processo della catena di decadimento dell’elemento.

Come spiegato sopra, successivamente alle osservazioni del 1896 di Becquerel (della spontanea emissione di onde da parte di uranio anche quando non è esposto alla luce solare), i Curie si dedicarono allo studio della radioattività. Marie infatti utilizzò la scoperta del marito della pizoelettricità per calcolare la quantità di radiazione emessa degli elementi, ionizzando l’aria tra due elettrodi in modo da generare una corrente. L’intensità della corrente veniva misurata, insieme alla misurazione della pressione imposta su un cristallo necessaria a creare un’altra corrente che la controbilanciasse. Ciò forniva informazioni utili per calcolare la radioattività degli elementi.

La radioattività deriva dal fatto che esiste la cosiddetta forza forte che tiene insieme i protoni di carica positiva nel nucleo nonostante la forza elettrica che li respingerebbe. Se la forza elettrica e la forza forte non sono perfettamente bilanciate l’atomo è instabile, e emette particelle ‘radioattive’. Le radiazioni possono essere di raggi alfa, beta o gamma, e in aggiunta esiste anche l’emissione di neutroni, quella di protoni e la fissione spontanea.

Il decadimento alfa consiste nell’emissione da parte di un singolo atomo di una particella alfa (ovvero l’emissione di un atomo di elio). La particella alfa è molto pesante, infatti questa non può penetrare molto nella pelle e resta nello strato superficiale, non causando a danni alla salute. Il decadimento beta comporta l’emissione di una particella beta, ovvero un della perdita di un elettrone o un positrone molto energetico. Questo cambia la natura dell’atomo iniziale trasformandolo in un isobaro. Le particelle beta essendo più leggere e più piccole delle particelle alfa, possono penetrare con maggiore facilità il corpo umano. Il decadimento gamma, a differenza di quello alfa e beta, non muta la natura dell’atomo, ma fa emettere agli atomi delle onde e frequenze molto alte, quindi l’atomo che decade emette fotoni ad alta energia. Le radiazioni gamma sono quelle più pericolose perchè hanno un elevatissimo tasso di penetrazione, e i raggi gamma hanno molta energia.

Da qui la pericolosità delle particelle radioattive: i raggi gamma in particolare, incidendo sul corpo umano, possono fare mutare il materiale genetico, e questo può portare a gravi malattie o a tumori, come è successo per Marie Curie. Tuttavia, le radiazioni, quando utilizzate nella maniera giusta possono anche essere curative, e ad esempio distruggere i tumori. Dobbiamo molto a Marie Curie per le sue importantissime scoperte.

 

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