Семья Кюри

12 РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ Семья Кюри Пьер Кюри Французский физик Пьер Кюри родился в Париже 15 мая 1859 г. Он был младшим из двух сыновей врача Эжена Кюри и Софи-Клер (Депулли) Кюри. Отец решил дать своему сыну домашнее образован ие. Мальчик оказался столь прилежным учеником, что в 1876 г., когда ему было ше стнадцать , получил ученую степень бакалавра Парижского университе та (Сорбонны). Два года спустя он получил степень лиценциата (эквивалентн ую степени магистра) физических наук. В 1878 г. К. стал работать в физической лаборатории Сорбонны, где занялся исс ледованием природы кристаллов. Вместе со своим старшим братом Жаком, раб отавшим в минералогической лаборатории университета, Кюри в течение че тырех лет проводил экспериментальные работы в этой области. Братья Кюри открыли пьезоэлектричество – появление под действием приложенной изв не силы на поверхности некоторых кристаллов электрических зарядов. Ими был открыт и обратный эффект: те же кристаллы под действием электрическо го поля испытывают сжатие. Если приложить к таким кристаллам переменный ток, то их можно заставить совершать колебания с ультравысокими частота ми, при которых кристаллы будут испускать звуковые волны за пределами во сприятия человеческого слуха. Такие кристаллы стали очень важными комп онентами такой радиоаппаратуры, как микрофоны, усилители и стереосисте мы. Братья Кюри разработали и построили пьезоэлектрический кварцевый б алансир, который создает электрический заряд, пропорциональный прилож енной силе. Его можно считать предшественником основных узлов и модулей современных кварцевых часов и радиопередатчиков. В 1882 г . по реком ендации английского физика Уильяма Томсона Кюри был назначен руководителем лаборатории новой Муниципальной школы промышленной физики и хим ии . Хотя жалованье в школе было более чем скромным , он оставался главой лаборатории в течение двадцати двух лет . Чере з год после назначения Кюри руководителем лаборатории сотрудничество братьев прекратилось , так как Жак покинул Париж , чтобы стат ь профессором минералогии университета Монпелье. Период с 1883 по 1895 г . Кюри выполнил бол ьшую серию работ , в основном по физике кристаллов . Одними из наиболее значимых стали статьи по геометрической симметрии кристаллов . С 1890 по 1895 г . Пьер занима лся изучением магнитных свойств веществ при различных температурах . На основании большог о числ а экспериментальных данных в его докторской диссертации была установлена зависимость между температурой и намагниченнос тью , впоследствии получившая название закона Кюри. Мари Склодовская Французский физик Мари Склодовская роди лась в Варшаве (Польша ) 7 ноября 1867 г . Она была мла дшей из пяти детей в семье Владислава и Брониславы (Богушки ) Склодовских . Мари вос питывалась в семье , где занятия наукой пол ьзовались уважением . Ее отец преподавал физик у в гимназии , а мать , пока не заб о лела туберкулезом , была директором гимназии . Мари бл естяще училась и в начальной , и в сред ней школе . Еще в юном возрасте она раб отала лаборантом в химической лаборатории сво его двоюродного брата . Великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев , создатель пе риодической таблицы химических элементов , был другом ее отца . Увидев девочку за работой в лаборатории , он предсказал ей великое будущее , если она продолжит свои занятия химией. На пути к осуществлению мечты Склодовс кой о высшем образовании стояли два пр епятствия : бедность семьи и запрет на прием женщин в Варшавский университет . Ма ри и ее сестра Броня разработали план : Мария в течение пяти лет будет работат ь гувернанткой , чтобы дать возможность сестре окончить медицинский институт , после чего Броня должн а взять на себя рас ходы на высшее образование сестры. Броня получ ила медицинское образование в Париже и , ст ав врачом , пригласила к себе сестру . Покин ув Польшу в 1891 г ., Мария поступила на фа культет естественных наук Парижского университет а (Сорбонны ). В 1 8 93 г ., закончив курс первой , она получила степень лиценциата п о физике Сорбонны (эквивалентную степени маги стра ). Через год она стала лиценциатом по математике . Совместные открытия Пьер Кю ри и Мари Склодовская познакомились в 1894 году в доме одного польского физика-эм игранта . Они поженились в июле 1895 г ., через несколько месяцев после того , как Пьер защитил докторскую диссертацию . Их дочь Ире н родилась в сентябре 1897 г . Через три м есяца Мари завершила свое исследование по магнет и зму и начала искать тему для диссертации . В 1896 г . Анри Беккерель открыл , что урановые со единения постоянно испускают излучение , способное засвечивать фотографическую пластинку . В отличие от рентгеновского , откр ытого в 1895 г . Вильг ельмом Рентгеном , излучение Бек кереля было не результатом возбуждения от внешнего источника энергии , например светом , а внутренним свойством самого урана. Выбрав это явлени е темой своей докторской диссертации , Мари стала выяснять , не испускают ли други е соединения «лучи Беккереля» . Так как Беккерель обнаружил , что испускаемое ураном излучение повышает электропроводность воздуха вблизи препаратов , она использовала для изм ерения электропроводности пьезоэлектрический кварцев ый балансир братьев Кюри . Вскор е М ари Кюри пришла к заключению , что только уран , торий и соединения этих двух эл ементов испускают излучение Беккереля , которое она позднее назвала радиоактивностью . Мари в самом начале своих исследований совершила важное открытие : урановая смоляная обманк а (урановая руда ) электризует окружающ ий воздух гораздо сильнее , чем содержащиеся в ней соединения урана и тория , и д аже чем чистый уран . Из этого наблюдения она сделала вывод о существовании в урановой смоляной обманке еще неизвестного си льно радиоактивно г о элемента . В 1898 г . Мари Кюри сообщила о результатах своих экспериментов Французской академии наук . Убе жденный в том , что гипотеза его жены н е только верна , но и очень важна , Пьер оставил свои собственные исследования , чтобы помочь Мари выделить этот эл е м ент. Кюри поставили перед собой задачу разд елить урановую смоляную обманку на химические компоненты . Обрабатывая урановую руду кислот ами и сероводородом , они разделили ее на известные компоненты . Исследуя каждую из компонент , ими было установлено , что сил ьной радиоактивностью обладают только две из них , содержащие элементы висмут и барий . Поскольку открытое Беккерелем излучение не было характерным ни для висмута , ни для бария , они заключили , что эти порц ии вещества содержат один или несколько р анее неизве с тных элементов. После трудоемких опера ций они получили небольшое количество веществ а , обладавшее наибольшей радиоактивностью . Оказало сь . что выделенная порция содержит не один , а два неизвестных радиоактивных элемента . В июле 1898 г . Кюри опубликовали ста тью «О радиоактивном веществе , содержащемся в урановой смоляной обманке» ("Sur une substance radioactive contenue dans la pecelende"), в к оторой сообщали об открытии одного из эле ментов , названным полонием в честь родины Марии Склодовской . В декабре они о б ъявили об открытии второго элемента , к оторый назвали радием . Оба новых элемента были во много раз более радиоактивны , чем уран или торий , и составляли одну мил лионную часть урановой смоляной обманки . Чтоб ы выделить из руды радий в достаточном для определе н ия его атомного вес а количестве , Кюри в последующие четыре го да переработали несколько тонн урановой смоля ной обманки . Работая в примитивных и вредн ых условиях , они производили операции химичес кого разделения в огромных чанах , установленн ых в дырявом сара е , а все анал изы – в крохотной , бедно оснащенной лабор атории Муниципальной школы. В этот трудный, но увлекательный период жалованья Пьера не хватало , чтобы содержать семью. Несмотря на то, что интенсивные исследования и ма ленький ребенок занимали почти все ее время, Мари в 1900 г. начала преподават ь физику в Севре, в Эколь нормаль сюперьер, учебном заведении, готовившем учителей средней школы. Овдовевший отец Пьера переехал к Кюри и помогал присматривать за Ирен. В сентябре 1902 г. Кюри объявили о том, что им удалось выделить одну десят ую грамма хлорида радия из нескольких тонн урановой смоляной обманки. Вы делить полоний им не удалось, так как тот оказался продуктом распада рад ия. Анализируя соединение, Мари установила, что атомная масса радия равн а 225. Соль радия испускала голубоватое свечение и тепло. Признание и награ ды за его открытие пришли к супругам Кюри почти сразу. Завершив исследования, Мари наконец написала свою докторскую диссерта цию. Работа называлась «Исследования радиоактивных веществ» ("Rese archer on Radiactive Substances") и была представлена Сорбонне в июне 1903 г. В нее вошло огромное кол ичество наблюдений радиоактивности, сделанных Мари и Пьером Кюри во вре мя поиска полония и радия. По мнению комитета, присудившего Мари научную степень, ее работа явилась величайшим вкладом, когда-либо внесенным в на уку докторской диссертацией. Супруги Кюри отметили действи е радия на человеческий организм (как и Анри Беккерель , они получили ожоги , прежде чем поняли опасность обращения с радиоак тивными вещес твами ) и высказали предположе ние , что радий может быть использован для лечения опухолей . Терапевтическое значение р адия было признано почти сразу , и цены на радиевые источники резко поднялись . Одна ко Кюри отказались патентовать экстракционный процесс и ис п ользовать результаты своих исследований в любых коммерческих це лях . Кюри опубликовали огромное количество инф ормации о радиоактивности , собранной ими за время исследований : с 1898 по 1904 г . они выпус тили тридцать шесть работ . Еще до завершен ия своих исс ледований Кюри побудили д ругих физиков также заняться изучением радиоа ктивности . В 1903 г . Эрнест Резерфорд и Фредер ик Содди высказали предположение о том , чт о радиоактивные излучения связаны с распадом атомных ядер . Распадаясь (утрачивая какие-то из обр а зующих их частиц ), радиоак тивные ядра претерпевают трансмутацию в други е элементы . Шведская королевская академия наук присудила супругам Кюри половину Нобелевской премии по физике 1903 г . «в знак признания ... их совместных исследований явлений радиации , о ткрытых пр офессором Анри Беккерелем» , с которым они разделили премию . Мари стала первой женщиной , удостоенной Нобелевской премии . И Мари , и Пьер Кюри были больны и не могли ехать в Стокгольм на церемонию вручения п ремии . Они получили ее летом следующего г о да. В своей Нобелевской лекции , прочитанной два года спустя , Пьер указал на потенциальную опасность , которую представляют радиоактивные в ещества , попади они не в те руки , и добавил , что «принадлежит к числу тех , к то вместе с Нобелем считает , что новые открытия принесут человечеству больше бед , чем добра». Помимо Нобелевской премии , Пьер был удостоен еще нескол ьких наград и почетных званий , в том числе медали Дэви Лондонского короле вского общества (1903) и золотой медали Маттеуччи Национальной Академии наук Италии (1904). Он б ыл избран во Французскую академию наук (1905). В октяб ре 1904 г . Пьер был назначен проф ессором физики в Сорбонне , а месяц спустя Мари стала официально именоваться заведующей его лабораторией . В декабре у них родилась вторая дочь , Ева , которая впоследствии стала пианисткой и биографом своей матери. В дождл ивый день 19 апреля 1906 г ., переходя улицу в Париже , Пьер поскользнулся и упал . Голов а его попала под колесо проезжавшего конн ого экипажа . Смерть наступила мгновенно. Мари Кюри унаследовала его кафедру в Сорбонне , где продолжила свои исследования радия . В 1910 г . ей удалось в сотрудничестве с Андре Дебирном получить чистый ме таллический радий и тем самым завершить ц икл исследований , начатый 12 лет назад . Она у бедительно доказала , что радий является химич еским элементом . Мари разработала метод измер ения радиоактивных эманаций и приготовила дл я Международного бюро мер и весов первый международный эталон радия – чис тый образец хлорида радия , с которым надле жало сравнивать все остальные источники . В конце 1910 г . по настоянию многих ученых кандидатура Мари была выдвинута на выборах в одно из наибо лее престижных научных обществ – Французскую академию наук . Пьер Кюри был избран в нее лишь за год до свое й смерти . За всю историю Французской акаде мии наук ни одна женщина не была ее членом , поэтому выдвижение кандидатуры Склодовс кой привело к жестокой с х ватке между сторонниками и противниками этого шага . После нескольких месяцев оскорбительной пол емики в январе 1911 г . ее кандидатура была отвергнута на выборах большинством в один голос . В 1911 г . она была удостоена Нобел евской премии по химии. Помимо двух Нобелевских премий , К . была удостоена медали Бертело Французской ак адемии наук (1902), медали Дэви Лондонского королев ского общества (1903) и медали Эллиота Крессона Франклиновского института (1909). Она была членом 85 научных обществ всего мира , в том ч и сле Французской медицинской академии , получила 20 почетных степеней . С 1911 г . и до смерти К . принимала участие в престижны х Сольвеевских конгрессах по физике , в теч ение 12 лет была сотрудником Международной коми ссии по интеллектуальному сотрудничеству Ли г и Наций. Незадолго до начала первой мировой войны Парижский университет и Пастеровский институт учредили Радиевый институт для исследований радиоактивн ости . Мари была назначена директором отделени я фундаментальных исследований и медицинского применения рад иоактивности . Во время вой ны она обучала военных медиков применению радиологии , например , обнаружению с помощью рентгеновских лучей шрапнели в теле раненого . В прифронтовой зоне она помогала создава ть радиологические установки , снабжать пункты первой помо щ и переносными рентгеновски ми аппаратами . Накопленный опыт она обобщила в монографии «Радиология и война» (« La Radiologie et la guerre» ) в 1920 г. После в ойны Мари возвратилась в Радиевый институт . В последние годы своей жизни она руков одила работами студен тов и активно спо собствовала применению радиологии в медицине . Она написала биографию Пьера Кюри , которая была опубликована в 1923 г . Периодически Склод овская совершала поездки в Польшу , которая в конце войны обрела независимость . Там она консультировала п ольских исследова телей . В 1921 г . вместе с дочерьми Мари по сетила Соединенные Штаты , чтобы принять в дар 1 г радия для продолжения опытов . Во время своего второго визита в США (1929) она получила пожертвование , на которое приобрела еще грамм радия для тер а певтич еского использования в одном из варшавских госпиталей . Но вследствие многолетней работы с радием ее здоровье стало заметно уху дшаться. Мари Склодовская скончалась 4 июля 1934 г . от лейкемии в небольшой больнице местечка Санселлемоз во французских Аль пах. Ирен Жолио-Кюри Ирен Жо лио-Кюри родилась в Париже 12 сентября 1897 г . О на была старшей из двух дочерей Пьера Кюри и Мари (Склодовской ) Кюри . Мари Кюри впервые получила радий , когда Ирен был всего год . Приблизительно в это же врем я дед Ирен по линии отца , Эжен Кю ри , переехал жить в их семью . По профес сии Эжен Кюри был врачом . Он добровольно предложил свои услуги восставшим в револ юцию 1848 г . и помогал Парижской коммуне в 1871 г . Теперь Эжен Кюри составлял компанию своей внучке , пок а ее мать была занята в лаборатории. В возрасте 10 лет , за год до смерти отца , Ирен начала заниматься в кооперативно й школе , организованной матерью и несколькими ее коллегами , в т.ч . физиками Полем Ла нжевеном и Жаном Перреном , которые также п реподавали в эт ой школе . Два года с пустя она поступила в коллеж Севине , оконч ив его накануне первой мировой войны . Ирен продолжила свое образование в Парижском университете (Сорбонне ). Однако она на нескольк о месяцев прервала свою учебу , т.к . работал а медицинской сестро й в военном г оспитале , помогая матери делать рентгенограммы. По окончании войны Ирен стала работать ассистентом-исследователем в Институте радия , который возглавляла ее мать , a c 1921 г . начала проводить самостоятельные исследования . Ее первые опыты были св язаны с изучением ра диоактивного полония – элемента , открытого е е родителями более чем 20 годами ранее . Поск ольку явление радиации было связано с рас щеплением атома , его изучение давало надежду пролить свет на структуру атома . Ирен изучала флуктуацию , наб л юдаемую в ряде альфа-частиц , выбрасываемых , как правило , с чрезвычайно высокой скоростью во время распада атомов полония . На альфа-частицы , ко торые состоят из 2 протонов и 2 нейтронов и , следовательно , представляют собой ядра гелия , как на материал для из у чения атомной структуры впервые указал английский физик Эрнест Резерфорд . В 1925 г . за иссл едование этих частиц Ирен была присуждена докторская степень. Самое значительное из проведенных ею исследований началось несколькими годами позже , после того как в 1926 г . она вышла замуж за своего коллегу , ассистента Инсти тута радия Фредерика Жолио . В 1930 г . немецкий физик Вальтер Боте обнаружил , что некотор ые легкие элементы (среди них бериллий и бор ) испускают мощную радиацию при бомбар дировке их альфа-частицами. Заинтересовавшись проблемами , которые возникли в результате э того открытия , супруги Жолио-Кюри (как они себя называли ) приготовили особенно мощный ис точник полония для получения альфа-частиц и применили сконструированную Жолио чувствительную конденсацион н ую камеру , с тем чтобы фиксировать проникающую радиацию , которая возникала таким образом. Они обнаружили , что когда между берилл ием или бором и детектором помещается пла стинка водородсодержащего вещества , то наблюдаемы й уровень радиации увеличивается почти в двое . Супруги Жолио-Кюри объяснили возникновение этого эффекта тем , что проникающая радиация выбивает отдельные атомы водорода , придавая им огромную скорость . Несмотря на то что ни Ирен , ни Фредерик , не поняли сут и этого процесса , проведенные ими тщател ь ные измерения проложили путь для открытия в 1932 г . Джеймсом Чедвиком нейтрон а – электрически нейтральной составной части большинства атомных ядер. Продолжая исследования , супруги Жолио-Кюри пришли к своему самому значительному открытию . Подвергая бомбарди ровке альфа-частицами б ор и алюминий , они изучали выход позитроно в (положительно заряженных частиц , которые во всех остальных отношениях напоминают отрицат ельно заряженные электроны ), впервые открытых в 1932 г . американским физиком Карлом Д . Андер соном . З а крыв отверстие детектора т онким слоем алюминиевой фольги , они облучили образцы алюминия и бора альфа-частицами . К их удивлению , выход позитронов продолжался в течение нескольких минут после того , как был удален полониевый источник альфа-ча стиц . Позднее Жо л ио-Кюри пришли к убеждению , что часть алюминия и бора в подвергнутых анализу образцах превратилась в новые химические элементы . Более того , эт и новые элементы были радиоактивными : поглоща я 2 протона и 2 нейтрона альфа-частиц , алюминий превратился в радиоа к тивный фосфор , а бор – в радиоактивный изотоп азот а . В течение непродолжительного времени Жолио- Кюри получили много новых радиоактивных элеме нтов. В 1935 г . Ирен и Фредерику Жолио совме стно была присуждена Нобелевская премия по химии «за выполненный синтез новых ра диоактивных элементов» . Во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук К.В. Пальмайер напомнил Ирен о том , как 24 года назад она присутствовала на подобной церемонии , когда Нобелевскую премию по хи мии получала ее мать . «В сотру д ничестве с вашим мужем,– сказал Пальмайер,– вы достойно продолжаете эту блестящую тр адицию». Через год после получения Нобелевской премии Ирен стала полным профессором Сорбонны , где читала лекции начиная с 1932 г . Она также сохранила за собой должность в И нституте радия и продолжала заниматься исследованиями радиоактивности . В конце 30-х гг . она , работая с ураном , сделала несколько важных открытий и вплотную подошла к обнаружению того , что при бомбардировке ней тронами происходит распад (расщепление ) атома у рана . Повторив те же самые опы ты , немецкий физик Отто Ган и его колл еги Фриц Штрасман и Лизе Майтнер в 1938г . добились расщепления атома урана. Между тем Ирен начала все большее внимание уделять политической деятельности и в 1936 г . в течение четырех месяц ев ра ботала помощником статс-секретаря по научно-исслед овательским делам в правительстве Леона Блюма . В 1940 г . ей была вручена золотая медаль Барнарда за выдающиеся научные заслуги , п рисужденная Колумбийским университетом . Несмотря на германскую оккупаци ю Ф ранции в 1940 г ., она и ее муж остались в Париже , где Жолио участвовал в движен ии Сопротивления . В 1944 г . у гестапо появилис ь подозрения в отношении его деятельности , и , когда он в том же году ушел в подполье , Ирен с двумя детьми бежала в Швейцарию , г д е они оставались до освобождения Франции. В 1946 г . Ирен была назначена директором Института радия . Кроме того , с 1946 по 1950 г . она работала в Комиссариате по атомной энергии Франции . Всегда глубоко озабоченная проблемами социального и интеллектуального прогресса женщин , она входила в Национ альный комитет Союза французских женщин и работала во Всемирном Совете Мира . К на чалу 50-х гг . ее здоровье стало ухудшаться , в ероятно , в результате полученной ею дозы р адиоактивности . Ирен Жолио-Кюри умерла в Париж е 1 7 марта 1956 г . от острой лейкемии.