A SOKAT ÍGÉRŐ SUGARAK

Egyik elemből, az uránból, ismeretlen okból rejtélyes sugarak indulnak ki, s úgy tűnt, hogy a sugárzás erőssége nem csökken az idő múlásával. Ez az a jelenség, amely 1898-ban annyira felkeltette az ifjú Rutherford érdeklődését, hogy soha többé nem tudott e problémától szabadulni. Minden energiáját és szívósságát ennek a kutatására fordította, míg végül eljutott az atommag felfedezéséhez.

De már jóval az „atommag” fogalmának megszületése előtt, ő maga és valamennyi más kutató is, aki a radioaktív sugarakkal foglalkozott, valójában — anélkül, hogy tudta volna — atommagokkal dolgozott. Az atommagokról, sugárzásuk útján, első ízben akkor értesültünk, amikor az ember legelőször vette észre sugárzásukat. Ha meg akarjuk tudni, hogyan alakult ki a „mag”-kutatás, időben vissza kell térnünk, a századfordulónál is korábbra, egészen a múlt század kilencvenes éveinek a közepéig.

Tulajdonképpen mi is az atommag? Mielőtt egy atom magjáról beszélhetnénk, az atomról kell először egyet-mást tudnunk! Vissza kellene tehát mennünk a múltba, 100 évvel előbbre a kémikus Daltonhoz, aki megalkotta az atom tudományos fogalmát, vagy esetleg több mint 2000 évvel korábbra a Szókratész előtti görög természetfilozófusokhoz, egészen Leukipposzig és Démokritoszig, akik elsőként gondolták ki az atom fogalmát, elsőként tanítottak atomokról. Ez bizony fáradságos, mélyreható és nem valami egyszerű vállalkozás volna. Mert minél régebbi múltba igyekszünk követni a fejlődés fonalát, annál bizonytalanabb lesz menetének felderítése. Ezért hozzá sem fogunk ehhez a kényes feladathoz. Nem az atom, hanem az atomig történetével kell most foglalkoznunk.

Hogy a történet kezdetét és folytatását megérthessük, ahhoz kevesebb is elég. Azt kell csak tisztáznunk, hogy mit tudtak az atomról a XIX. század végén, mondjuk az 1890—1895-ös évek között. Egyrészt keveset, másrészt sokat. Keveset, ha az atomról való akkori ismereteket mai ismereteinkkel hasonlítjuk össze. Viszont sokat, nagyon sokat, ha meggondoljuk, mennyi kutató munkára, mennyi intuícióra, mennyi találékonyságra volt szükség ahhoz, hogy gyakran hiányos segédeszközökkel éppen ezeket a kezdeti, alapvető adatokat összegyűjtsék az atomokról.

*

Az atomok ismertető jegyei az 1890-es évben ezek voltak:

Az atomok a legkisebb építőkövek, a kémiai elemek legkisebb részecskéi. Egy elem — másfajta anyagokra már szét nem bontható anyag (pl. hidrogén, oxigén, kén, vas, réz, arany, urán) — tökéletesen egyforma részecskéből, atomból áll.

Az atom oszthatatlan (görögül: a-tomosz; innen ered a neve).

Éppen annyi atomfajta van, mint ahány különböző elem. Joggal sejtették, hogy az elemek száma 92, jóllehet még csak 75-öt ismertek. Ezek azonban kémiai tulajdonságaik alapján olyan sorba rendezhetők el, amelyben üres helyek vannak, s ezeket nyilván a még fel nem fedezett elemek foglalják el. (Ez a táblázat az elemek híres „periódusos rendszere”, amelyet 1869-ben egymástól függetlenül a német Lothar Meyer és az orosz Dmitrij Ivanovics Mengyelejev állítottak fel.) Számozzuk meg az elemeket, az üres helyeket is beleszámítva, ebben a sorbaállításban, s akkor pl. a hidrogén 1-es, az oxigén 8-as, a kén 16-os, a vas 26-os, a réz 29-es, az arany 79-es és az urán 92-es sorszámot kap. Ily módon minden elemet, minden atomfajtát egy szám, az „atomszám” vagy „rendszám” jellemez. (Hogy a számozás akkoriban valójában egy kissé más volt, minthogy néhány üres helyről nem volt tudomásuk, az most ne zavarjon bennünket.)

Több atom általában molekulákká áll össze. Azonos atomok (legtöbbször 2) az illető elem molekuláját, különböző atomok (2 vagy több, esetleg nagyon sok) pedig egy kémiai vegyület molekuláját alkotják. A különböző atomokból álló molekulák a kémiai vegyületek legkisebb részei, és egy bizonyos vegyületben egymás között ezek is szintén tökéletesen egyformák. A víz pl. hidrogén és oxigén vegyülete, ezért van hidrogénatom és van oxigénatom, de nincs vízatom. Van viszont vízmolekula, amely két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll.

Minden atomnak jól meghatározott súlya van (ma inkább így mondjuk: jól meghatározott tömege). Az egyes atomfajták súlyviszonya a vegyületek kémiai elemzése útján határozható meg, méghozzá nagyon pontosan. Így tudjuk, hogy valamennyi atom közül legkönnyebb a hidrogénatom; egy oxigénatom 15,87-szer, egy vasatom 55,40-szer, és egy uránatom 236-szor nehezebb a hidrogénatomnál. Ezt a viszonyszámot — némi kis módosítással — nevezik atomsúlynak. A kémikusok ugyanis szívesebben választják alapul az oxigén számára a 16-os egész számot. Így minden atomsúly valamivel nagyobb lesz; a hidrogéné 1,008, a vasé 55,85 és az uráné 238. Az elemek természetes sorában az atomsúlyok folytonosan növekednek, ha nem is egyenletesen. A sor első eleme, a hidrogén, a legkönnyebb, az utolsó, az urán, a legnehezebb atomokból álló elem. A növekvő atomsúlyok szabálya alól néhány rejtélyes és (akkoriban!) teljesen érthetetlen kivétel is akad.

Az atomok tényleges tömege (tehát nemcsak a viszonyszámok) szintén ismeretesek bizonyos mértékig. Joseph Loschmidt 1865-ben — tehát már 25 évvel előbb — kiszámította, hogy egy gramm (pontosabban 1,008 gramm) hidrogénben hány atom van. Ezt néhány százezer trilliónak találja. (Ma a Loschmidt-féle szám értéke, tízezreléknél is kisebb pontatlansággal, 602 500 trillió, tehát több mint fél kvadrillió. Ilyen sok atom 1 milliméteres térközökkel sorba állítva olyan hosszú láncot alkotna, amely kétmilliárdszor érne el a Földtől a Napig, oda és vissza.) Az egy grammban levő atomok számából már most egy hidrogénatom tömegére szűken 2 kvadrilliomod (pontosan 1,673 kvadrilliomod) gramm adódik. Ennek alapján, az ismeretes viszonyszámok segítségével bármilyen más atom tömege is kiszámítható.

Az atomok nagyságáról is van már némi ismeretük. Ez a nagyság néhány tízmilliomod milliméter, tehát néhány ezerszer kisebb a legjobb mikroszkóp felbontó képességénél.

Végül egy nagyon érdekes megállapítás is az ismertető jegyek közé tartozik: Úgy látszik, hogy az elektromosság is atomokból áll, de természetesen egészen másfélékből. Ha sóoldatokon vagy savakon elektromos áram halad át, akkor ezek a vegyületek felbomlanak (ez a jelenség az elektrolízis), éspedig úgy, mintha minden egyes kiválasztott atomhoz mindig ugyanakkora elektromosság-mennyiség kapcsolódna. Tehát mintha az illető anyag átmenetileg az elektromossággal képezett volna vegyületet, mintha az anyag-atom egy „elektromosság-atom”-mal kapcsolódott volna össze. Megállapították az ilyen „elektromosság-atom” elektromos töltését is. Természetesen ez is rendkívül kicsi: több trillió (mai pontosabb ismereteink szerint 6,24 trillió) ilyen „elemi töltés”-re van szükség, hogy egy amper erősségű áram egy másodpercen át fenntartható legyen. És mennyi az atomsúlya ennek az „elektromosság-atom”-nak? Van-e egyáltalán súlya az elektromosságnak? Ez (akkor!) még teljesen nyitott kérdés.

Számos, a részletekre vonatkozó adat ellenére 1890-ben az atom ismertető jegyeit ez a kétkedő tétel zárja le: Nem tudjuk biztosan, hogy léteznek-e egyáltalán atomok. Számos kiváló tudós az atomok feltételezésében csak valami nagyon bizonytalan hipotézist lát, és tagadja az atomok reális létezését.

*

Párizsban vagyunk, az 1894-es év elején. A világváros kétmillió lakosa között van három ember, három fizikus, akikkel a sors valami rendkívülit tervez, anélkül, hogy ők hárman ezt sejtenék. Egyikük sincs kapcsolatban a többivel. Egyikük sem foglalkozik atomokkal. Néhány év alatt azonban olyan jelentőségű felfedezést érnek el, amely felkelti a tudományos világ figyelmét, és ismertté teszi nevüket az egész világon. Ez a három ember: a 41 éves Henri-Antoine Becquerel, a Természettudományi Múzeum professzora, a hat és fél évvel fiatalabb Pierre Curie, a Fizikai és Kémiai Iskola tudományos munkáinak vezetője és a 27 éves lengyel diáklány, Marva Sklodowska.

Egy enyhe, párás februári reggelen, amikor mindent elönt a jellegzetes párizsi tejszínű köd, és a levegőben benne van a tavasz első sejtése, munkájára indul ez a három ember, ki-ki a nagyváros más és más negyedébe. Becquerel professzor múzeuma felé igyekszik, ahol már két esztendeje dolgozik. Igazi francia tudós ő, már külsejére is, magas, kopasz homlokával és gondosan ápolt, kétfelé fésült körszakállával. Nemcsak ő maga tudós, hanem egész tudósdinasztiából származik, s ebben tökéletes ellentéte Rutherfordnak, a mesterember fiának. Apja és nagyapja is professzor volt Párizsban, mindketten a Természettudományi Múzeumban, és mindketten elektrokémiával foglalkoztak. Apja a fény hatását tanulmányozta az elektrokémiai folyamatokra, és ennek során egy olyan jelenséget fedezett fel, amelyet azóta is Becquerel-effektus néven tartanak számon. Ettől kezdve mind jobban és jobban a fény, a fluoreszcencia és a foszforeszcencia köti le érdeklődését. Fia, Henri is ezt a munkaterületet vette át tőle. Két éve tette először közzé vizsgálatainak eredményeit a Journal de Physique-ben, és most is, amikor elindul ezen a ködös reggelen, gondolatai a fluoreszkáló anyagoknál időznek.

Ugyanekkor Pierre Curie, egy párizsi orvos fia, aki még semmiféle címmel sem dicsekedhet, iskolája felé veszi útját, ahol tizenegy esztendeje vezeti a tudományos munkát, megható buzgósággal, nagyon rossz munkafeltételek között, siralmas fizetésért. De Curie ezzel nem törődik. Már iskolai működése előtt, mint egészen fiatalember Jacques fivérével együtt felfedezte, hogy a kvarckristályok nyújtás során elektromosan feltöltődnek; ez az úgynevezett piezo-elektromosság (amely ma a rádió-adóberendezések, vagy az ultrahanggenerátorok rezgéseinek gerjesztésénél játszik fontos gyakorlati szerepet). Iskolai tevékenykedése alatt is fontos tudományos munkát végzett a kristály-fizika és a mágnesesség területén (a mágnesezhetőség és a hőmérséklet összefüggésére vonatkozó alapvető Curie-féle törvény ezekből a vizsgálatokból ered). Mindezek ellenére soha semmit sem tett helyzetének megjavítására. Túlzott szerénységében ragyogó képességeit túlságosan is véka alá rejtette, s tűrte, hogy mellőzzék. Sietve halad az intézet felé, amelynek növendékei mint tanárt és mint barátot tisztelik őt, s ahol az érdekfeszítő munka örömei és a nyomorúságos megélhetés gondjai között őrlődik.

Még inkább érvényes ez a harmadik, most még ismeretlen társra, a hármuk közül legérdekesebb emberre, Marya Sklodowska diák lányra, ő egy varsói gimnázium matematika-fizika tanárának leánya. Nagyon kemény varsói napok, sok óraadás, egy műveletlen családnál való nevelősködés és keserves szerelmi csalódás után Párizsba jött tanulni, ahol idősebb nővére, Bronia, orvosi tanulmányainak befejezése előtt áll. Már két éve a legnyomasztóbb külső körülmények között él itt. Az éhség és a hideg megszokott társai. De ebben a leányban mérhetetlen energia rejtőzik. „Legfőbb elvem: nem engedni, hogy lehengereljenek, sem az emberek, sem pedig az események”, írja egyszer; valamivel később pedig egy levelében a fivéréhez: „Az embernek hinnie kell abban, hogy egy bizonyos dologhoz tehetsége van, és azt a valamit el kell érnie, kerüljön bármibe!”

És Marya Sklodowska hisz benne, most is, amint fürge léptekkel siet a Quartier Latinen át a Sorbonne felé, ahol küszöbön álló matematikai szakvizsgájára készül. A fizikait már az előző évben letette. Még egyszer elvonulnak szeme előtt az elmúlt év eseményei. Milyen reménytelenül kétségbeejtő volt anyagi helyzete. Vérző szívvel azt hitte, hogy abba kell hagynia tanulmányait. És azután, mint valami csoda, a legnagyobb szükségben ösztöndíj érkezett, amelyet egy varsói barátnője eszközölt ki számára. Ez az ösztöndíj most legalább még egy évre lehetővé tenné számára a tanulást. Akkor pedig elérte célját!

Most azonban egy olyan találkozás következik, mint a mesékben. Néhány héttel a kora tavaszi reggel után, amelyen munkahelyükre siettükben meglestük a három, egymásról mit sem tudó embert, Marya Sklodowska egy baráti társaságban megismerkedik Pierre Curie-vel. A találkozás mindkettőjükre nagy hatással van. Beszélgetni kezdenek, a beszélgetés a tudományos problémákról személyes dolgokra terelődik. Ezt a beszélgetést több is követte. A következő év, 1895 nyarán az anyakönyvvezető előtt állnak; Marya Sklodowska diáklányból Marie Curie lett, Madame Curie, ahogyan később csaknem misztikus alakja bevonult a tudomány történetébe.

Pierre Curie-t nem sokkal előbb iskolájához professzornak nevezik ki, amivel anyagi viszonyai némileg megjavulnak, bár még mindig igen szerények maradnak.

Ugyanebben az évben, 1895-ben Henri Becquerel professzor lesz az École Polytechnique-on.

És ugyanezen év november 8-ról 9-re virradó éjjelén Wilhelm Conrad Röntgen, német tudós, rendkívül izgatottan ül würzburgi laboratóriumában elektromos kisülési csöve mellett. Berreg a nagyfeszültséget szolgáltató készülék. A cső üvegfala zölden fluoreszkáló fénnyel világít. Felvillan a közelben egy világító ernyő, és amint a kutató a cső és az ernyő közé csúsztatja kezét, egy csontváz-kéz rajzolódik ki az ernyőn az ő, különben láthatatlan csontjainak képe. Röntgen az első, és ebben a pillanatban még az egyetlen ember, aki megláthatta saját csontjait. Beláthatatlan horderejű felfedezés született meg. Ez a felfedezés is adott egy lökést az események most meginduló lavinájához.

Íme, minden szereplő a helyén áll. Kezdődhet a játék!

*

A játék 1896. január 20-án kezdődik, a párizsi akadémia ülésén. A tudósok rendkívül feszülten figyelik az ismert matematikus és fizikus, Henri Poincaré szavait, amelyekkel Röntgen felfedezését jelenti be. Bemutatja az első felvételeket, amelyeket a német tudós elküldött neki: egy béka és egy emberi kéz képét. A szöveteken át világosan rajzolódik ki a csontváz. A tudomány emberei elképedve, csaknem hitetlenül szemlélik a csodát. Poincaré vázolja, hogy hogyan jönnek létre azok a titokzatos sugarak, amelyekkel ilyesmit előidéznek. Elektromos kisülési csőben nagy feszültséggel úgynevezett katódsugarakat keltenek. Ahol ezek a sugarak belülről az üvegfalhoz érnek, ott az üveg zöld fényben fluoreszkál. Nyilván erről a fluoreszkáló helyről indulnak ki az újfajta sugarak, amelyek a csövön kívül szétterjednek, áthatolnak az átlátszatlan tárgyakon, és a fekete papírba csomagolt fényképezőlemezen kirajzolják az elébe helyezett testrész csontjainak képét.

A csodálkozó és félig-meddig hitetlen hallgatók között van valaki, akit különösen felizgatnak Poincaré szavai, s ez: Henri Becquerel. Fluoreszcencia? Hát nem fluoreszkáló és foszforeszkáló anyagokkal dolgozott már évek óta, olyan anyagokkal, amelyek fénnyel való besugárzás alatt vagy után egy ideig más színű fényt sugároznak ki? Lehetséges volna, hogy a Röntgen-féle titokzatos sugarak közvetlenül összefüggenek a fluoreszcenciával? Hogy esetleg fluoreszkáló vagy foszforeszkáló anyagok a napfényre helyezve éppen úgy kibocsátanak láthatatlan sugarakat, csak azokat eddig nem vették észre?

Alighogy vége van az ülésnek, Becquerel laboratóriumába siet, és hozzálát kísérleteihez, összeszedi valamennyi foszforeszkáló anyagát, és néhány újabbat is előállít. A következő napokban szerencséje van. A nap süt, és Becquerel anyagai pontosan címkézve egymás mellett sorakoznak néhány órán át a ragyogó napfényben, valamennyi egy-egy fekete papírba csomagolt fényképezőlemezre helyezve.

Most van az a feszült pillanat, amelyet minden kutató átél, ha elérkezik fáradságos kísérlete eredményeinek a küszöbéhez; a pillanat, amely oly sokszor okoz csalódást, néha azonban meglepő új ismeretekhez vezet el. Becquerel a sötétkamrában előhívja lemezeit. És mint oly gyakran, csalódás váltja fel feszült várakozását: az első lemezen a legcsekélyebb nyoma sem látható semmiféle megvilágításnak. A következő lemezen - semmi! A harmadikon - semmi! Elképzelése tehát hibás volt. A megvilágított foszforeszkáló anyagok tehát nem bocsátanak ki átható sugarakat. A rend és teljesség kedvéért azért a többi lemezt is előhívja. És íme — mi ez? A hetedik lemez nyilvánvalóan megfeketedett! Gyors pillantás a listára. Mi az az anyag, amit a hetedik lemezre helyezett? Ötös, hatos, hetes szám! — itt van a hetes anyag neve: kálium-urán-szulfát.

Becquerel ismét csupa élet. Új lendülettel veti bele magát a kísérletekbe napokon, heteken át. Hamarosan rájön, hogy a számtalan foszforeszkáló anyag között, amelyet vizsgálat alá vett, egyesek valóban bocsátanak ki gyenge, láthatatlan és átható sugárzást, ha napfényen vannak. Ezek a kálium-urán-szulfáton kívül a nátrium- és ammónium-urán-szulfát, valamint urán-nitrát. Feltűnő, hogy valamennyi anyagban benne van az elemek sorának legvégén álló különös elem, az urán.

Egyébként néhány más különös dolog is feltűnt Becquerelnek. Az uránsók a megvilágítás után nagyon rövid ideig — alig több mint egy századmásodpercig tart — bocsátanak csak ki látható fényt. A láthatatlan sugárzásuk azonban több nap múlva is megmarad, mégpedig gyengítetlenül. És még valami: Egy ilyen sugárzó uránvegyület közelében a feltöltött elektroszkóp gyorsan elveszti elektromos töltését. Nyilvánvalóan a levegő, amely egyébként kitűnő szigetelő, a láthatatlan sugarak hatására gyengén vezetővé vált. Ezt a hatást egyébként már a röntgensugarakkal kapcsolatban is tapasztalták, és úgy magyarázták, hogy a levegőben ionok, vagyis elektromosan töltött molekulák keletkeznek. Ez az „ionizációs hatás” lesz a következő években a sugárzási erősség mérésének a legfontosabb eszköze.

Becquerel már február végén a Tudományos Akadémia elé terjeszti jelentését az uránsók érdekes sugarairól. Ettől kezdve rövid időközökben követik egymást az újabb jelentések — március végéig csaknem hetenként —, mert Becquerel közben még más új jelenségek nyomára is rábukkant.

Beállt a rossz idő. Nap mint nap sűrű felhők vonulnak át a borús februári égen.

Becquerel bosszúsan egy fiókba dobja fényképezőlemezekre helyezett új uránvegyületeit, amelyek megvilágításához hiányzik a napfény.

Néhány nappal később, amikor a Nap még mindig nem akar kisütni, türelmetlenül veszi elő a fiókból a fekete papírba csomagolt lemezeket, és előhívja őket. Hiszen a rájuk helyezett uránsókat rövid ideig mégiscsak érte a borús napfény, esetleg mutatkozik valami csekély feketedés. Az eredmény azonban egészen más: a lemezek pontosan úgy megfeketedtek, vagy talán még jobban, mint amikor a sók órákon át a napfényen álltak! Egy gondolat villant át Becquerel agyán: talán a megvilágítatlan uránsó . . . ?

Lázas kísérletek következnek.

Megvilágítatlan uránsókat helyez a becsomagolt lemezekre, s ezek megfeketítik a lemezeket.

Új urán-nitrát adagokat állít elő, teljes sötétségben: ezek is megfeketítik a lemezeket.

Olyan uránsókkal kísérletezik, amelyek egyáltalán nem foszforeszkálnak, végül pedig magával az urán-fémmel: ezek is megfeketítik a lemezeket.

Becquerel tudósításai, amelyek a Comptes Rendus-ban jelentek meg, szédítő gyorsasággal követik egymást. Egyetlen évben, 1896-ban nem kevesebb, mint hét jelent meg belőlük. Egyik utolsó értekezésében megállapítja, hogy egy újonnan előállított uránvegyülete nyolc hónap után még mindig pontosan olyan erősen sugárzik, mint az első pillanatban. Ekkor kockáztatja meg először a kérdést, amely a jövőben mindig előbukkan, s ennek a jelenségnek megoldatlan rejtélye, legnagyobb problémája: honnan származik az urán energiája, hogy éjjel-nappal, szakadatlanul, napokon, heteken, hónapokon keresztül sugárzik anélkül, hogy kimerülne?

Mert hogy az urán a hordozója ennek a jelenségnek, amelynek alapjában véve semmi köze sincs a fluoreszcenciához és foszforeszcenciához, az Becquerel előtt teljesen világos, jóllehet a sugárzást kezdetben még „láthatatlan fluoreszcenciá”-nak nevezi. Valamennyi uránvegyület, akár foszforeszkáló, akár nem, bocsát ki ilyen új sugarakat, éspedig éppen urántartalmának megfelelő mértékben, tehát legerősebben maga az urán-fém.

Németországban az elválaszthatatlan kutató-kettős, Julius Elster és Hans Geitel, a wolfenbütteli (Braunschweig) gimnázium tanárai szintén elvégzik és igazolják a Becquerel-féle kísérleteket. Ausztriában Stephan Meyer és Egon Ritter von Schweidler bécsi fizikusok látnak hozzá a munkához, amelyből később megszületik a bécsi Rádium Intézet. Angliában J. J. Thomson és „ösztöndíjas kutatója”, Ernest Rutherford Cambridge-ben elvégzik első kísérleteiket az uránsugarakkal. Az új sugárzás hamarosan más nevet kap. Franciaországban és a többi helyen is, ahol ilyen vizsgálatokat végeznek, ezután már csak „Becquerel-sugarak”-ról beszélnek.

Később aztán ez az elnevezés is megváltozik. Két évvel később Madame Curie az egész, addigra hatalmasan megnövekedett jelenségkörre azt a nevet vezeti be, amely a jövőben is megmarad, és ez a név: radioaktivitás.

*

Közben a fiatal házas Curie-ék sem maradnak tétlenül. Egy kötetlen, vándordiákszerű nászút után - kerékpáron az lie de France-on át — Pierre és Marie, mindketten rendkívüli munkaláztól égve, ismét hozzálátnak kísérleteikhez. Marie-nek megengedik, hogy Pierre iskolájának laboratóriumában dolgozzék. Mialatt férje a kristályok növekedésére vonatkozó kísérleteit végzi, ő maga mágneses kísérletekkel foglalkozik, és közben leteszi tanári záróvizsgáit. A munkakörülmények a laboratóriumban rendkívül kezdetlegesek. Sok helyen beesik az eső, és az érzékeny műszerek tönkremennek a nedvességben. Kettőjük lakásberendezése is végtelenül spártai. A petróleumlámpa szomorú fénye csak egy gyalult asztalra, két székre és a csupasz falaknál álló könyvállványokra világíthat dolgozószobájukban. Nyolc óra laboratóriumi munka, három óra háztartási munka, és este még a tudományos irodalom tanulmányozása, ez Marie Curie nagyon egyhangú napirendje. 1897 szeptemberében leánykája született. Iréne-nek nevezi el, és akkor még nem is sejti, hogy nemcsak ő maga, hanem a csöppnyi kis lény is a tudományos hírnév láthatatlan jegyét viseli homlokán. Ettől kezdve még az anyai kötelességek, a gyermek ápolása és gondozása is nehezíti életét.

De semmi sem tudja Marie Curie-t visszatartani a tudományos munkától. Most témát keres doktori disszertációjához, és sorra veszi a fizika különféle területeit. Az a becsvágya, hogy lehetőleg új területről válasszon feladatot. Férje megbízható segítőtársa a témaválasztás nehézségei közepette.

Végül is olyan területre esik választása, amelynek feltárása nyilvánvalóan még a kezdet kezdeténél tart: Becquerel urán-sugárzására. Becquerel első közleményei már csaknem kétesztendősek. Ennek ellenére a felfedezés még nem eléggé közismert, és rajta kívül alig néhány külföldi kutató kezd csak tapogatózva vizsgálódni az új munkaterületen. A Becquerel-sugarak természetéről pedig éppenséggel nem tudnak semmit. Itt van tehát a régen keresett, egy Marie Curie-hez méltó feladat!

A munkához nagyobb helyiségre van szüksége. Akad is, de csak egy hideg, nedves raktárhelyiség az iskola alagsorában. De mit számít az? Néhány hét múlva már simán mennek a kísérletek. Marie Curie hamarosan igazolja Becquerel eredményeit, azt, hogy a legkülönbözőbb uránvegyületek valamennyien titokzatos sugarakat bocsátanak ki. Vizsgálatait mind több és több anyagra terjeszti ki, és kimutatja, hogy a sugárzás erőssége minden esetben pontosan megfelel az illető vegyület urántartalmának. A sugárzás tehát az uránatom sajátsága, és független attól, hogy hozzá miféle más atomok kapcsolódnak. A sugárzás ezenkívül tökéletesen függetlennek mutatkozik minden más körülménytől, független az anyag halmazállapotától, a nyomástól, a hőmérséklettől.

Marie Curie mind több anyagot von be kísérletei körébe. Így fedezi fel — anélkül, hogy tudomása volna az erlangeni Gerhard C. Schmidt hasonló eredményéről —, hogy nemcsak az uránvegyületek, hanem a 90-es rendszámú elemnek, a tórium nevű fémnek a vegyületei is hasonló sugarakat bocsátanak ki, a többi ismert elem azonban nem. (Az ilyen kettős felfedezések igen gyakoriak az új, gyorsan fejlődő tudományágakban.)

Amikor már minden elérhető vegyületet végigvizsgált, különös ötlete támadt Marie Curie-nek. Az iskola gazdag gyűjteményében sok urán- és tóriumtartalmú ásványra akadt, és ezek radioaktív sugárzását kezdi vizsgálni. Nem haszontalan időpazarlás ez? Természetes, hogy ezek az anyagok szintén urán- és tóriumtartalmuknak megfelelően sugároznak.

Az „időpazarlás” azonban meglepő eredményre vezet. Most ismét olyan felismerés küszöbénél állunk, amelyet egyáltalán nem lehetett előre látni. Alig vizsgálja meg Marie Curie az első urántartalmú ásványokat, a szurokércet és a karnotitot, amikor nagy megdöbbenéssel kell megállapítania, hogy ezek az ásványok mintegy négyszer olyan erősen sugároznak, mint ahogyan urántartalmuk szerint sugározniuk kellene. Hol van a hiba? Az analízis nem lehet téves. A sugárzásmérés eredményei többszöri megismétlés után is változatlanok: a sugárzás négyszer olyan erős, és az is marad!

Most ismét egy olyan híres következtetés születik meg, amely a váratlan kísérleti eredményre nagy és messzemenő feltevéseket épít, olyan következtetés, amely közvetett ugyan, de mégis kényszerítő erejű, és amelyet utóbb közvetlen, új kísérletek is igazolnak. És Marie Curie ilyen következtetést von le: Ha a szurokérc négyszer olyan erősen sugároz, mint ahogyan szabadna, akkor ennek csak az lehet az oka, hogy az ismert uránon kívül még egy másik, eddig ismeretlen elemből is tartalmaz egy kis mennyiséget, amely az elemek periódusos rendszerének valamelyik üres helyére illik. Ez az új elem olyan erősen sugároz, hogy egészen kis mennyisége is négyszeresére emeli az uránérc sugárzását.

A szenzációs eredményt 1898. április 12-én jelentik be az akadémián, és annak közleményeiben meg is jelenik. Még nem telt el egy fél év azóta, hogy Marie Curie megkezdte a radioaktív sugarak vizsgálatát, és máris messze, érintetlen tájak felé nyílt meg egy út. A felfedezés hallatlan jelentőségét Pierre Curie is azonnal felismerte. Abbahagyta kristályvizsgálatait, és felesége radioaktív kutatásaihoz csatlakozott, s ahhoz nyolc éven át, egészen tragikus haláláig hű is maradt.

Most már kettőzött erővel halad tovább a munka. Óriási feladat áll előttük, szinte fenyegetően; olyan, amilyenről még Marie Curie sem álmodott, amikor doktori disszertációjának témáját kereste. Meg kell keresni azt az anyagot, amely a szurokérchez parányi mennyiségben keveredve négyszeresére növeli annak sugárzását, meg kell keresni az ismeretlen, titokzatos új elemet.

*

Ebben az időben a szurokérc összetételét még nem határozták meg valami nagyon pontosan. Ezt az uránércet főképpen a csehországi Joachimsthal helységben bányászták, és kivonták belőle az uránt, amelynek sóit azután üvegszínezésre használták. Bár az érc pontos összetétele nem volt ismeretes, azt mégis sejtették, hogy a feltételezett új elem legfeljebb a szurokérc egy százalékát tehette ki. Persze az is lehetséges, hogy csak egy ezrelékét. Ez esetben néhány ezerszer erősebben kell sugároznia, mint ahogyan az urán sugárzik. És akkor néhány kilogramm szurokércet kell feldolgozni, hogy az új elemből egyetlen grammot nyerhessünk. Könnyen lehet, hogy Pierre és Marie Curie elvesztették volna bátorságukat, ha előre tudják, hogy nem néhány kilogramm, hanem néhány tonna szurokércet kell feldolgozniuk!

Tisztán kémiai módszerekkel kutatni jelentéktelen anyagmennyiség után, amelynek kémiai tulajdonságai ismeretlenek, csaknem kilátástalan feladat lett volna. Curie-éknek azonban csodálatos vezetőjük van, amely sohasem hagyja el őket: a titokzatos sugarak erősödésükkel rögtön elárulják, hogy a kémiailag szétválasztott, és újra meg újra szétválasztott anyagnak melyik részében rejtőzik az erősen sugárzó ismeretlen anyag. Csakhamar kiderült, hogy abban a leválasztott részben húzódik meg az új, erősen sugárzó anyag, amelyik a bizmut kémiai tulajdonságait mutatja. A lengyel származású Marie Curie hazája tiszteletére polóniumnak nevezte el ezt az új elemet. Az erről szóló közlemény 1898 júliusában jelent meg.

Ugyanekkor már az is nyilvánvalóvá vált, hogy a szurokércben nagyon valószínűen egy másik, a polóniumtól különböző, de ugyancsak erősen sugárzó elem is van. Ezt a másik anyagot a bárium kémiai tulajdonságaival rendelkező leválasztott részben találták meg Curie-ék, akiknek fáradságos szétválasztási kísérleteibe időközben az iskola egy másik munkatársa, G. Bémont is bekapcsolódott. Az új elem nyilvánvalóan rokon a báriummal. A végleges bizonyítás a Tudományos Akadémia üléséről szóló közleményben, 1898. december 26-án jelenik meg. Az új elemet Curie-ék rádiumnak nevezik el. Tehát egy évvel a munkák megkezdése után megvan az az anyag, amely hamarosan fogalom lesz a nem-szakemberek számára is, amely a klinikák százain és ezrein segíti az embert a betegség és halál elleni küzdelemben; az az anyag, amely a radioaktív anyagok egész családjának képviselője lesz.

A polonium és a rádium azonban még mindig csak két olyan elem, amelyet senki sem látott, senki sem tartott a kezében. Csak sugárzásuk árulta el jelenlétüket a szurokérc elkülönített részében. Nem tudják, milyen, mennyi a fajsúlya, mennyi az atomsúlya, nem ismerik egyéb fizikai és kémiai tulajdonságait sem. Az egyetlen, ami közben kiderült, hogy egészen biztosan csak nagyon kis mennyiségben vannak jelen a szurokércben. A Curie-házaspárnak tehát óriási tömegű szurokércet kell feldolgoznia, ha az új elemekből tisztán akarnak elkülöníteni egy keveset.

A két elem között egyébként hamarosan megmutatkozott a különbség: Az urántól elkülönített polonium sugárzása néhány hónap elteltével észrevehetően csökkent, a rádium sugárzása ellenben állandó maradt. Ezért most minden figyelmüket a rádiumra összpontosítják. De közben komoly nehézségek is jelentkeznek.

kivonták (de amelyben még benne van a rádium). Mindössze a szállítási költséget kell megfizetniük.

Azután a munkahely. A nagytömegű anyag gyárcsarnokszerű helyiséget kívánna meg. De nincs más, mint Pierre iskolájában egy fészer, egy fabarakk, töredezett üvegtetővel, amely nedves, hideg és huzatos, s hiányzik belőle a felszerelés.

Végül maga a munka. Itt most szó sincs a kutatók számára megszokott finom eljárásokról, kémcsövekben, kis anyagmennyiségekkel. Mázsányi anyagokkal kell megküzdeniük, s legalábbis kezdetben sokkal inkább cementgyári munkásokhoz hasonlítanak, semmint olyan Legelőször a nyersanyag. Tonnákra van belőle szükségük. Végül is az osztrák kormány hajlandónak mutatkozik Curie-éknek díjmentesen rendelkezésükre bocsátani néhány tonna olyan joachimsthali, akkor még értéktelen szurokércmaradékot, amelyből az uránt már kutatókhoz, akik néhány milligramm ritka anyagra vadásznak.

És ez így megy napról napra, hétről hétre, hónapról hónapra, évről évre. Pierre és Marie megosztják a munkát. Pierre vizsgálja az egyre töményebb rádiumpreparátumok tulajdonságait és sugárzását, Marie pedig egyre jobban tisztítja ezeket, hogy végül is tiszta rádiumsót nyerjen.

Napról napra, hétről hétre, hónapról hónapra, évről évre mázsaszámra dolgozzák fel a jelentéktelennek tűnő szürke szurokércet. Egy-egy alkalommal mindig 20 kilót öntenek fel savval, felfőzik, besűrítik, és újból felöntik savval. Az egész fészer nagy edényekkel van tele, úgyhogy már alig lehet mozdulni. A munkának azt a részét, amelyek során ártalmas gázok keletkeznek, kénytelenek az udvaron, szabadban végezni. Szélben és esőben is ott látjuk Marie Curie-t, amint nehéz tartályokat cipel ide-oda, vagy egy vasrúddal órákon át keveri a forró masszát.

Az anyag végül egyre kevesebb lesz, a feleslegeseket már leválasztották. A báriumot, amellyel együtt kell lennie a titokzatos rádiumnak is, báriumklorid-só formájában sikerült kinyerniük. Most még az van hátra, hogy a rádiumot mint tiszta rádiumkloridot leválasszák. Ez csak átkristályosítással, sokszorosan megismételt átkristályosítással lehetséges. A sót ismételten vízben oldják, és bepárologtatják. Az először kikristályosodó részlet mindig gazdagabb rádiumban.

Ha a haladás nem lett volna olyan nyilvánvaló — hiszen az újabb preparátumok folyton erősebb sugárzást mutattak —, akkor Marie és Pierre Curie könnyen összeroppant volna a munka terhe alatt.

A teher különösen akkor lett nyomasztó, amikor Marie Curie, férje siralmas kereseti viszonyai miatt, anyagi kényszerűségből mellékesen Sévres-ben, egy felsőbb leányiskolában tanárnői állást volt kénytelen vállalni. Most az ő vállát nyomja az iskolai oktatás, az erre való felkészülés, a háztartás, a gyermek — és a nehéz munka a siralmas fészerben, ahol egyre több és több edény gyűlt össze újabb sűrítményekkel.

A készítmények sugárzásának erőssége azonban nőttön-nőtt. Az urán sugárzásának százszorosát, ezerszeresét, tízezerszeresét is messze túlhaladták már (mindig egy grammra átszámítva). Vajon meddig tart ez a növekedés?

Végül csaknem négy esztendei emberfeletti munka után célhoz értek: Marie Curie egy üvegtálkában egy tizedgramm (1oo milligramm) tiszta rádiumkloridot tart a kezében. Ennyi a végterméke a sok tonnányi szurokércnek és a négy esztendőnek! De ez a tiszta rádiumklorid — külsőre a közönséges konyhasótól alig különböző fehér só — kétmilliószor olyan erősen sugároz, mint az urán!

Amint egy este Pierre és Marie már éjszakai sötétben valamiért újra visszamentek fészerükhöz, szinte visszariadtak, amikor az ajtót kinyitották. A sűrített preparátumok mágikus kékes fényben világítottak üvegedényeikben, valószínűtlenül és ijesztően, mint gonosz kísértet, akárcsak lidércfények a koromsötét teremben. A láthatatlan sugarak olyan erősek voltak, hogy még látható fluoreszcenciát is előidéztek. Tehát éppen fordítva van, mint ahogy először Becquerel sejtette, aki a fluoreszcenciát tartotta a láthatatlan sugarak okozójának. A bágyadt fényű lámpások között Curie-ék szinte kézzelfoghatóan érezték, hogyan töltik be a teret ezek a titokzatos sugarak. Azt persze nem tudták, hogy veszélyesek, sőt, ölni is tudnak.

Marie Curie-nek kezében van a tiszta rádiumsó. Most már meghatározhatja kémiai tulajdonságait, megmérheti atomsúlyát. A kémiai tulajdonságai nagyon hasonlítanak a báriuméhoz, atomsúlyát azonban csaknem kétszer akkorának, 225-nek találja. (A későbbi pontos érték: 226,05.) Ezzel az atomsúllyal kitűnően beleillik az elemek rendszerének egyik hiányzó helyére, a 88-as rendszámú helyre. A rádiumatomot most már tökéletesen jellemzi rendszáma és atomsúlya. A radioaktív elemek száma négyre növekedett: urán, tórium, polonium és rádium.

Az ötödiket, az aktíniumot Curie-ék kutatásai idején barátjuk, André Debierne vegyész fedezi fel. Ez a 89-es rendszámú elem, amely a rádium (88) és a tórium (90) közötti üres helyhez tartozik. (A tórium és az urán közötti 91-es rendszámú helyet csak 15 évvel később tölti be a protaktíniummal Otto Hahn.) Az aktíniumot tisztán Giesel német vegyésznek sikerült előállítania. Ez az elem azonban igen bomlékony. Néhány évtized alatt fokozatosan eltűnik. Ez még inkább érvényes a polóniumra, amely már néhány év alatt ugyanerre a sorsra jut. Csak az urán, a tórium és a rádium látszik állandónak. Közülük is kiemelkedik a rádium, amelynek óriási jelentősége a másik kettőnél milliószor erősebb sugárzásában van.

De azért még hátra van a rádium körüli munkák záróköve. Már előállítottak tiszta rádiumsókat, rádiumkloridot és rádiumbromidot. (A rádiumot később kizárólag ebben a sóformában használják fel, és ha röviden rádiumról beszélünk, mindig a rádium sóit értjük alatta.) fém-rádiumot, a vegyületeiből nyert tiszta elemet, azonban még nem állítottak elő.

Madame Curie ezt a zárókövet is be tudta illeszteni életművébe, igaz, hogy csak nyolc évvel később, már férje halála után. A fémrádium előállítása nagyon kényes és nehéz munka. Azóta sem ismételte meg soha senki.

*

Curie-ék radioaktív kutatásaik révén régóta ismeretségben vannak Henri Becquerellel. Kicserélik tapasztalataikat, különösen a radioaktív-sugarak veszélyességére vonatkozóan. Becquerel ugyanis a mellényzsebében hordott rádiumos üvegecskétől súlyos égést szenvedett. Pierre Curie pedig tudományos érdeklődésből saját magán súlyos rádiumégést idézett elő. Marie Curie is régóta ujjain viseli a szürke uránszurokérc fogságából kiszabadított kegyetlen elem letörölhetetlen nyomait.

Így most bizonyos mértékig együttműködés jön létre a három ember között, akiknek útjait eddig külön követtük. Együttesen hatolnak be a radioaktív sugarak eddig még mindig kiderítetlen titkaiba, és együtt nyerik el nagyszerű felfedezésük legnagyobb külső elismerését:

Henri Becquerel és a Curie-házaspár közösen kapják meg 1903 decemberében a fizikai Nobel-dijat.

Curie-ék számára ez a kitüntetés talán még többet jelent, mint Becquerelnek. Legelőször is a kitüntetéssel együtt járó komoly pénzösszeg — mintegy 70 000 frank jutott nekik — végre megszabadítja őket anyagi viszonyaik nyomasztó szűkösségétől, ami ezt a híres kutatópárt — ma alig tudjuk elhinni — mindvégig állandó szorongással töltötte el, és rendkívül igénybe vette munkaerejüket. Pierre Curie végre otthagyhatja oktatói állását az École de Physique-on, és teljesen a kutatásra fordítja erejét. Marie azért — s ez tipikus vonása munkát hajszoló természetének — most is folytatja hetenként többszöri utazását Sévres-be, hogy ott fiatal lányokat oktasson.

A Curie-házaspár Nobel-díjjal való kitüntetése, a legnagyobb nemzetközi tudományos elismerés, azért is nagyon fontos, mert meghozza végre azt a megbecsülést, amelyet Franciaország mostanáig egyáltalán nem adott meg nekik. Pierre Curie, a rádium egyik felfedezője, egy évvel ezelőtt a párizsi Tudományos Akadémia tagválasztásakor egy sokkal jelentéktelenebb jelölttel szemben alul maradt, és még ma sincs egyetemi tanszéke. Felesége mellőzéséről nem is beszélünk. Még mindig nincs más laboratóriumuk, mint az iskola néhány sivár, laboratóriumnak nem éppen alkalmas helyisége.

Marie és Pierre Curie oly végsőkig agyon vannak terhelve munkával, hogy már nincs erejük vállalni a téli utazást Stockholmba, hogy a díjat személyesen vegyék át a svéd király kezéből. Felmentésüket kell kérniük azon kötelezettségük alól, hogy Stockholmban előadást tartsanak munkájukról. Így esett el diadalának nyilvános ünneplésétől Marie Curie, az első nő a világon, aki ezt a tudományos kitüntetést megkapta, méghozzá egészen fiatalon, éppen fél évvel doktorrá avatása után. A második természettudományi Nobel-díj, amelyet nő kapott, nyolc évvel később ugyancsak Marie Curie-nek jutott, a harmadik, és a mai napig utolsó, pedig leányának, Iréne-nek; olyan halmozás ez, amely egyedülálló, és valószínűleg az is marad.

Curie-ék sok fáradsággal tovább folytatják kutatásaikat. Most már nem az anyagi gondok akadályozzák őket, hanem az, hogy az elfogadható munkakörülményekért igen sok nehéz harcot kell megvívniuk. Egy megfelelő laboratórium engedélyezéséért küzdenek, még mindig eredménytelenül. Az elképesztően primitív fabarakkban a munka idegőrlő. Ehhez járul még Marie újabb terhessége, ami megnehezíti számára a munkát. Csaknem kétségbeesve, mindenfajta tevékenységre képtelenül, sötét gondolatokkal telve, csüggedt lelkiállapotban hozza világra 1904 decemberében — éppen egy évvel a Nobel-díj után — második leánykáját, Éve-Denise-t, azt az Eve-Denise-t, aki évtizedekkel később ragyogó tollal írja meg híres édesanyjának felemelő életrajzát.

Marie Curie életében elérkezett a mélypont, amelyből a legtöbb asszony nem lett volna képes kiemelkedni. Szívós természete azonban győzedelmeskedik. A láthatóan gyarapodó kis lény iránti érdeklődése, és a gyermekágyi kikapcsolódás segítségével lassan összeszedi magát. A külső körülmények is kezdenek valamivel barátságosabbá válni. Pierre végre megkapja a várva várt tanszéket a Sorbonne-on, egy asszisztenssel, egy kisegítővel és egy szolgával - de még mindig laboratórium nélkül! Pierre asszisztense Marie lesz, aki ezzel az egyetem állandó alkalmazottjainak sorába lép, évi 2400 frank fizetéssel (ami nem éppen sok egy Nobel-díjas, a rádium felfedezője számára!). Emellett még mindig tanítja a fiatal leányokat Sévres-ben. Újabb egy év elteltével azután Pierre Curie végre bekerül a Tudományos Akadémiára is.

A laboratóriumért való küzdelem azonban még mindig tart. Pierre Curie annyit mindenesetre elért, hogy számára a Rue Cuvier-n átmenetileg két laboratóriumi helyiséget építsenek. Persze ez egyáltalán nem elegendő, hiszen most a világ minden részéről jönnek Curie-ékhez az ifjú fizikusok és kémikusok, hogy náluk tanulják meg a radioaktivitás új tudományát. Az egyetlen előny, hogy Pierre és Marie Curie otthagyhatják a fabarakkot — bár szomorúan, ahogy nagy tettek színhelyétől búcsúzik az ember —, és készülékeikkel átköltözhetnek a Rue Cuvier-re. Pierre Curie-nek továbbra is harcolnia kell. Célja egy intézet, számos laboratóriumi helyiséggel. Erre valóban nagy szükség volna, nemcsak saját kutatásaihoz, hanem a fiatalok, az utánpótlás kiképzéséhez is.

Ha az államtól valami anyagi támogatást kell megszerezni, akkor Pierre elképzelhetetlenül szívós. Mindig új remények ébrednek, és mindig új csalódások következnek. Aztán ismét új remények.

És ekkor, a csalódások és remények közepette bekövetkezik a tragédia.

Egy borús, esős kora tavaszi délutánon, 1906. április 19-én Pierre Curie, a kutató, a Pont Neuf és a Rue Dauphine találkozásánál lovak patái, majd egy nehéz teherkocsi kerekei alá kerül. Koponyája szétzúzódik. Azonnal meghal.

Az események néha megismétlődnek. Nem egészen 47 éves korában teljesen váratlanul és megdöbbentően szakítja ki Pierre Curie-t munkájából a halál. Henri Becquerel ez időben 53 éves, szellemileg friss, egészsége virágzó, sportol, úszik és hegyet mászik. Két évvel később a párizsi akadémia elnöke, majd ezt követően állandó titkára. Rossz jel ez? Ebben az évben, 1908-ban ő már a harmadik, aki az állandó titkár hivatalába lép. Két elődjét rövid időközben ragadta el a halál.

Nyáron a tengerhez utazik, fiatalosan és egészségesen. Néhány nappal később senki sem akarja elhinni a megdöbbentő hírt:

Henri Becquerel augusztus 25-én Le Croisicban, Bretagne-ban szívroham következtében meghalt.

*

Három ember útját követtük végig az első kísérletektől az új, radioaktivitással foglalkozó tudományág megteremtéséig. E három ember közül már csak egy van életben: Marie Curie. Férjének hirtelen és borzalmas halála rendkívül súlyos csapás volt számára. Kezdetben szinte teljesen bénult lélekkel zárkózott magába. Az első, ami ismét a külvilághoz kapcsolta őt, a tudományos munka. „Bármi történjék is” mondta egyszer évekkel előbb Pierre Curie, „még ha az ember szinte lélek nélküli testté lesz is, mindezek ellenére dolgozni kell!” Ez lesz most Marie alapelve. Dolgozik! És vele csakugyan nem történhetett volna jobb, mint hogy egyszerre a munka egész tömege zúdult rá.

A Sorbonne felajánlja Madame Curie-nek, hogy legyen férjének utóda a laboratórium vezetésében és a tanszéken. Nehéz belső harcok eredményeként született meg az az 1906-ban még szokatlan határozat, hogy az egyetem tantestületébe nőt vesznek fel (a professzori címet csak 1908-ban kapja meg). Az ajánlatot elfogadja, és bizony most nagy szükség van arra, hogy minden erejét összeszedje. A szerencsétlenség évében, 1906. november 5-én zsúfolásig megtelt teremben áll először a katedrán. Ezzel Madame Curie a világ valamennyi asszonya számára rést tört az előítélet és az elmaradottság falán. Mindamellett még évtizedeknek kellett eltelniük, amíg ezek a falak végleg leomlottak. Még öt évvel később, fél évvel második Nobel-díja előtt sem választották be a párizsi Tudományos Akadémiába, azzal az indokolással, hogy „nők nem lehetnek tagok”.

Madame Curie-t így újra lefoglalja a munka. De a szörnyű csapást valójában sohasem heveri ki. Vonásai megkeményedtek. Mélyen ülő szemének lobogó tüze kialudt. Haja megszürkült. Közömbösen nézi az elkövetkező években és évtizedekben a rádium nyomába szegődött siker növekedését, a világhírt, amely osztályrésze lett, de ez csak zavarja őt, és igyekszik előle menekülni. 28 hosszú éven át látja, miként terebélyesedik ki az új tudomány abból a magból, amelyet ő vetett el.

Megvalósul az álom is, amelyről férje, Pierre Curie hiába álmodozott: nagy intézet épül a rádium és a radioaktivitás további kutatására. Ezt a külső körülmények is elősegítik. Felismerik a rádium jelentőségét az orvostudományban: a „Curie-gyógymód” kezd kifejlődni. Franciaországban megépül az első rádium-üzem, s a rejtélyes, mostanáig csak a kutatók laboratóriumában előforduló és csak tudományos jelentőségű anyag, olyan kereskedelmi értékre tesz szert, amely több mint százezerszerese az aranyénak. Az a teljes grammnyi rádium, amelyet Madame Curie eddig saját keze munkájával állított elő az értéktelen anyagból, hirtelen egymillió frankot ér. De Curie-ék sohasem gondoltak vagyon gyűjtésére. Ahogyan már Pierre életében közösen elvetették eljárásuk szabadalmaztatásának még a gondolatát is, ugyanúgy Madame Curie az egy gramm rádiumát a laboratóriumnak adományozza, és ugyanezt ismétli meg azzal a további egy grammal, amelyet az amerikai néptől kapott ajándékba.

Az intézet most épül. Az utca, amelyben állni fog, Pierre Curie nevét viseli, aki az intézet létrejöttét már nem érhette meg. Közben Madame Curie-nek André Debierne-nel együtt sikerül tisztán előállítani a fém-rádiumot. 1911 decemberében Madame Curie megkapja a kémiai Nobel-díjat. Stockholmba utazik, és az ünnepségen részt vesz tizennégy éves leánya, Iréne is, aki 24 évvel később még egyszer megéri ezt, akkor mint egyik főszereplő. A kitüntetéssel járó pénzösszeget Madame Curie néhány évvel később hadikölcsönbe fekteti, amely a kezében értéktelenedik el.

1914 júliusában készen áll az intézet. De még mielőtt működését megkezdhette volna, kitör a háború. Madame Curie most újra teljes aktivitással veti bele magát a munkába. Mozgó röntgenkocsikat és röntgenállomásokat szervez — ilyesmi 1914-ben még egyáltalán nincs a francia hadseregben, jóllehet már 19 éve ismerik a röntgensugarakat —, s ezek a sebesültek ezreinek biztosították az életet és a gyógyulást. Amikor a német hadoszlopok szeptemberben átlépték a Marne-t, és fenyegetően megjelentek Párizs előtt, Madame Curie drága kincsét, az egy gramm rádiumot (húszkilós, ólommal bélelt ládában, zsúfolt menekülő vonaton) Bordeaux-ba viszi biztonságba, sajátmagával mit sem törődve. Megfordul és visszatér a fenyegetett Párizsba, vissza az önként vállalt kötelezettségéhez.

A rádiumintézetet a háború után avatják fel. Két osztálya van. Az egyik a radioaktivitás kutatásával foglalkozik, ennek vezetője Madame Curie. A másik osztályon biológiai kutatásokat végeznek, a „Curie-gyógymód”-ot fejlesztik tovább, és a radioaktív-sugarakkal gyógykezelnek. Ennek vezetője Claude Regaud, a neves orvosprofesszor.

Franciaországból és a világ valamennyi országából sereglenek most ide a tanulni vágyó emberek, hogy e tudományág szülőhelyén tanulhassanak. A tanítványok közt tűnik fel később egy nagyon tehetséges francia ifjú, Frédéric Joliot. Barátságba kerül Madame Curie leányával, Iréne-nel, aki éppen most fejezte be fizikusi tanulmányait. Az 1894-es románc megismétlődik. 1926-ban házasságot kötnek, és egy olyan kutató pár lesz belőlük, amelynek hivatása Iréne szülei munkájának folytatása és betetőzése.

Sok minden vonul el ezekben az egyébként állandó munkával teli években Marie Curie előtt. A két világháború között tanúja lehetett annak, hogy milyen nagy ütemben fejlődik az a tudományág, amelyet ő alapozott meg. Már a háború előtt láthatta Rutherford meteorszerű feltűnését, az atommag felfedezését, és ezzel együtt azoknak az atomi folyamatoknak a pontosabb felderítését, amelyek éppen az ő munkaterületére tartoztak. Most végigéli művének káprázatos folytatását.

Megérte az első atomrombolást, az atommag mesterséges átalakítását. Megérte a csodálatos 1932-es évet, amelyben meglepő, új felismerések halmozódtak. Megérte még 1934 januárjában a párizsi akadémiának azt az ülését is, amelyen leánya, Iréne és veje, Frédéric Joliot beszámoltak a mesterséges radioaktivitás felfedezéséről: ez az ő saját munkájának betetőzését jelentette.

Hitler drámai hatalomra jutása után már gyülekeznek az első fenyegető viharfelhők Európa felett. Ekkor jár le Madame Curie életének órája. Megbetegszik, eddig ismeretlen tünetek jelentkeznek nála, és csakhamar nem tudja többé elhagyni az ágyat. Állapota szemmel láthatóan romlik anélkül, hogy az orvosok segíteni tudnának rajta. 1934. július 4-én, 67 éves korában Marie Curie meghal egy szanatóriumban, a Francia-Alpokban.

Az orvosi diagnózis: vészes vérszegénység. A tünetek és a vérkép azonban eltér a megszokottól. A csontvelő nem működik, mert az évtizedeken át tartó sugárbehatástól maradandó elváltozásokat szenvedett.

A rádium, amelyet Marie Curie főnixként porából szabadított ki, a hírnév legmagasabb csúcsára vezette el őt.

Most pedig a rádium megölte Marie Curie-t.

NÉHÁNY FOK FELMELEGEDÉS

Egy kiváló kutató életét egészében akartuk végigkövetni: ezért futottunk előre az újabb időkig, ezért barangoltunk a fejlődés sokkal későbbi szakaszában az emberek és események között. Most azonban vissza kell térnünk a rádium felfedezése utáni első évekhez, atom-évszázadunk első éveihez, az új tudomány forrongó esztendeihez, amelyekben a felismerések és felfedezések egymást érték, és csak lassanként, miként a mozaik köveiből, rendeződött belőlük világos kép. Vissza kell térnünk azoknak a tulajdonságoknak a kutatásához, amelyek a rádiumot és a többi radioaktív anyagot olyan lényegesen megkülönböztetik a többi „normális” elemtől: vissza kell térnünk a radioaktív sugarak kutatásához.

Ebben az időszakban a fizikusok már ismertek sugarakat. Nem sokkal előbb fedezte fel Röntgen nevezetes tulajdonságokkal rendelkező, nagy áthatolóképességű sugarait. Ezeket a sugarakat már kezdték alkalmazni a gyógyászat területén. Alapjában véve azonban még mindig nem tudták, hogy miféle sugarak ezek a röntgensugarak. Sokan úgy vélték, hogy a fényhez hasonló hullámok. Ha ez így van, akkor a keskeny nyíláson áthaladó röntgensugaraknak elhajlási jelenségeket kellene mutatniuk. Vagyis a nyílás mögött nemcsak az eredeti irányba kellene a sugaraknak haladni, hanem más, meghatározott irányokba is, mint ahogyan ez a fény esetében tapasztalható. A röntgensugaraknál azonban nem jelentkezett ez az elhajlás. Hiába keresték a kutatók, nem találták.

Maga Röntgen is kétségbeesetten keresi — de hiába. Ezért sokan kételkednek abban, hogy a röntgensugarak közönséges hullámok lennének. Inkább korpuszkuláris sugarakat látnak bennük, olyan sugarakat, amelyek nagyon gyorsan repülő parányi részecskékből állnak. Az így vélekedők csoportjában a legkiemelkedőbb a távoli ausztráliai Adelaide-ben élő William Henry Bragg, aki később fiával, William Lawrance Bragg-gel együtt éppen a röntgensugarak területén végzett kitűnő munkájáért Nobel-díjat kap. W. H. Bragg azonban téved, amikor a röntgensugarakat korpuszkuláris sugaraknak véli. A vita még sokáig tart, míg végül 1912-ben egy másik zseniális fizikus, Max von Laue megmutatja, hogyan kell a röntgensugarak elhajlási jelenségeit megkeresni. Meg is találják, és ezzel eldől a vita: a röntgensugarak valóban hullámok, csak hullámhosszuk ezerszer, tízezerszer rövidebb a fény hullámhosszánál (ami maga is mindössze néhány tízezred milliméter).

Emellett ismernek másfajta sugarakat is, s ezekről biztosan tudják, hogy korpuszkuláris sugarak. Ilyenek a katódsugarak, amelyek erősen ritkított gázzal töltött csövekben jönnek létre, ha a cső két fémelektródja, az „anód” és a „katód” közé nagy elektromos feszültséget kapcsolunk. Ezek a sugarak keltik — szilárd anyagba ütközve — az egészen másfajta röntgensugarakat. A katódsugarak a negatív elektródról, a katódról indulnak ki (innen a nevük), és onnan egyenes vonalban repülnek tovább. Ezt Julius Plücker már 1858-ban felfedezte Bonnban. A katódsugár elnevezést azonban csaknem húsz évvel később Eugen Goldstein vezette be. Tíz évvel később, 1886-ban ugyancsak Goldstein — fanatikus kísérletező, aki egy alkalommal egyetlen tudományos feladathoz 700 üvegcsövet fúvatott, amelyek mindig csak egy kevéssel különböztek egymástól — az elektromos kisülésben egy másfajta sugárzást is talált. Ezeket (keletkezésük sajátos módja alapján) csősugaraknak nevezte el. A csősugarak a kisülési csőben a katódsugarakkal ellentétes irányban repülnek (az eredeti kísérletnél a katód lyukain, „csövein” keresztül), de nem az anódról, hanem a gáztérből indulnak. A kétféle, ellentétes irányú sugárzás nyilván ellentétes töltésű részecskékből, éspedig a csősugarak pozitív, a katódsugarak pedig negatív részecskékből állnak.

A XIX. század vége felé sok kutató foglalkozik az elektromos kisülési csövekkel. A katódsugarak alapozzák meg Lénárd Fülöp hírnevét. Neki sikerült ezeket a sugarakat a csőből kiszabadítani, a csövön kívüli levegőbe kiléptetni egy leheletvékony alumínium-fóliából készült „ablak”-on át. A sugarak ugyanis ezen át tudtak hatolni. Lénárd a katód sugarakkal végzett különösen szép és alapvető vizsgálataiért 1905-bcn fizikai Nobel-díjat kapott. Egyébként ő is fanatikus kísérletező volt. Sajnálatos, hogy önfejűsége, ami a kutatónak hasznára vált, és sikert siker után eredményezett, évtizedekkel később a náci politikai türelmetlenség fanatikusává tette őt.

Akkoriban azonban, a XIX. század végén, ez a legégetőbb kérdés: Miféle — bizonyosan igen nagy sebességgel kirepülő — részecskékből állnak a katódsugarak és a csősugarak? Vajon elektromosan töltött atomokból vagy molekulákból? Vagy talán éppen a titokzatos és eddig még soha meg nem fogható „elektromosság-atomok”-ból, amelyeknek létezéséről, mint láttuk, a só- vagy savoldatok elektrolitikus szétbomlása adott hírt? Azokból az elektromosságatomokból, amelyeknek — bár még csak feltételezték létüket —, már nevet is adtak, ezt a nevet: elektron?

Ennek a kérdésnek a megválaszolása csak akkor sikerült, amikor felismerték, hogy a katódsugarakat és a csősugarakat mágneses erőtérrel vagy két feltöltött lemez közötti elektromos erőtérrel ki lehet téríteni egyenesvonalú repülési irányukból. Éspedig a kétféle sugárfajtát a részecskék ellentétes töltésének megfelelően éppen ellentétes irányban. E kétféle, mágneses és elektromos eltérítés nagyságából nemcsak a sebességüket lehetett kiszámítani (minél gyorsabban repülnek a részecskék, annál nehezebben lehet őket eltéríteni), hanem a részecskék töltésének és tömegének viszonyát is. Mit eredményezett ez a számítás? Megkapjuk-e a már ismeretes töltés-tömeg viszonyt, amit éppen az elektrolízis segítségével határoztak meg? Ha igen, akkor ebből arra lehetne következtetni, hogy ezek is töltött atomok?

Az 1897-es év csaknem egyidejűleg sok kutató számára meghozza a kívánt sikert a katódsugarakra vonatkozóan. Közöttük van ismerősünk, "J. J." vagyis Joseph John Thomson is a Cavendish-laboratóriumban, akihez egy évvel később a fiatal új-zélandi Rutherford kerül. Az eredmény azonban rendkívül meglepő. A töltés és tömeg viszonya nem akkora, mint az elektrolízis esetében, hanem néhány ezerszer nagyobb! Ha feltételezzük, hogy a töltés azonos (később igazolódik, hogy ez a feltevés jogos), akkor csak egy dolog lehetséges: a katódsugarakban repülő negatív töltésű részecskék néhány ezerszer könnyebbek az atomnál. Nyilván ezek a régóta keresett elektromosság-atomok, a szabad elektronok! Az elektronoknak, az elektromosság-atomoknak van valamelyes, bár rendkívül kicsi súlyuk. Van tehát valamekkora súlya az elektromosságnak is! Későbbi pontos mérések azt mutatják, hogy egy elektron tömege (ma szabatosabban így mondjuk: „nyugalmi tömege”, minthogy nagyon gyors mozgásnál a tömeg növekszik) 1837-szer kisebb a legkönnyebb atom, a hidrogénatom tömegénél.

Most még a pozitív elektromosság-atomok hiányoznak. Egy aacheni német fizikus, Willy Wien már a következő évben elvégzi ugyanezt a mérést a csősugarakkal is. A meglepetés ismét nagy: A csősugarakban nem valami pozitív elektronok repülnek, mert itt a töltés és tömeg viszonya ugyanaz, mint az elektrolízisnél. A csősugarakban pozitív töltésű atomok vagy molekulák, tehát úgynevezett ionok repülnek. (A csőbe töltött gáz töltött atomjai vagy molekulái.)

Tovább folyik a kutatás a pozitív elektronok után, de eredmény nélkül. Úgy tűnik, hogy az elektron, ez a rendkívül könnyű, csupán „elektromosságból álló atom” csak mint negatív töltésű részecske fordul elő, viszont az ionok, a töltött atomok, pozitív és negatív töltésűek egyaránt lehetnek.

34 évnek kellett még eltelni addig, míg a pozitív töltésű elektront is felfedezték. A pozitív töltésű elektron csak futó vendég a világban, és csak egészen különleges körülmények között lehet észlelni.

A katódsugarakban és csősugarakban jelenlevő részecskék mibenlétének kiderítésével egyidejűleg megmérték a sebességüket is. Ez minden esetben rendkívül nagynak adódott, éspedig annál nagyobbnak, minél nagyobb elektromos feszültséget alkalmaztak a sugarak gerjesztésére. 10 000 voltos feszültség mellett a katódsugarak elektronjai 58 000, 100 000 volt mellett pedig már 164 000 kilométeres másodpercenkénti sebességgel repülnek. Ez több mint a fele a fény sebességének, amely mint ismeretes, vákuumban 300 000 kilométer másodpercenként. A nehezebb csősugár-részecskék, az ionok, azonos csőfeszültség esetén néhány százszor lassúbbak a katódsugarak szabad elektronjainál. De másodpercenként még így is sok száz kilométert tesznek meg, és sebességük még mindig több ezerszeresen felülmúlja egy modern lökhajtásos vadászgép sebességét.

A századforduló körül tehát (az újonnan felfedezett Becquerel-sugarakon kívül) háromféle sugárfajtát ismertek:

A katódsugarak elektronsugarak, gyorsan repülő negatív elektronokból álló sugarak. Az elektronok sebessége a szokásos feszültség esetén másodpercenként 50 000—150 000 kilométer.

A csősugarak ionsugarak, gyorsan repülő (különböző fajta) pozitív ionokból álló sugarak. Az ionok sebessége a szokásos feszültség esetén másodpercenként 200—1000 kilométer.

A röntgensugarak a fényhez hasonló hullámok (ezt ugyan ekkor még nem mutatták ki teljes biztonsággal). Sebességük a fény sebessége: másodpercenként 300 000 kilométer.

Elektromos és mágneses erők hatására a katódsugarak az egyik, a csősugarak pedig az ellentétes oldalra térnek ki, a röntgensugarak viszont egyáltalán nem térülnek el.

A csősugarakat már a legvékonyabb fémfóliák is feltartóztatják, a katódsugarak vékony fémlemezeken, a röntgensugarak pedig átlátszatlan szilárd anyagokon, akár vastagabb fémrétegeken is áthatolnak.

Ez az a néhány tény, amelyet figyelembe kellett venni a radioaktív anyagok újonnan felfedezett sugarainak, a Becquerel-sugaraknak a közelebbi vizsgálatához.

*

A radioaktív sugarak felfedezése arra az időre esik, amikor a gázkisülésben található sugarak természetét éppen kezdték megismerni. A radioaktív sugarak sok tekintetben hasonlítanak ezekhez a sugarakhoz. Amikor Henri Becquerel meglepő felfedezését tette, a szabad elektron még nem volt ismeretes, és még nem tudtak semmi biztosat sem a katódsugarak, sem a csősugarak részecskéiről. Ezekre az elkövetkező néhány évben, éspedig pontosan azokban az években derült fény, amelyekben a Becquerel-sugarakra és a radioaktív anyagokra vonatkozó első ismeretek is kezdtek kikristályosodni.

Gondolhatjuk, hogy a helyzet egy ideig szükségképpen rendkívül zavaros volt. Sok különféle megfigyelési adat gyűlt össze. Az egyik megfigyelés támogatta a másikat, a harmadik ellentmondott az első kettőnek. Gyakran nehéz utólag kideríteni, hogy ki vett észre először egyes fontos tényeket. Nagy áthatolóképességű sugarakat figyelt meg pl. 1900-ban a francia Villard, de ugyanazon évben Becquerel és kevéssel később Rutherford is. (Ezeket nevezték cl később gamma-sugaraknak.) Alfa-sugarakat mágneses térben Rutherford térített el elsőnek 1903-ban, de még ugyanazon évben Becquerel és a német Des Coudres is. Közben mindenfelé egyre többen foglalkoznak radiológiai kutatással. Curie-ék és Becquerel, valamint Debierne Párizsban, Rutherford és Soddy Montrealban, Giesel Braunschweigben, Dorn (aki elsőnek találja meg a rádium-emanációt) Halléban, Elster és Geitel Wolfenbüttelben, Schmidt Erlangenben, Meyer és Schweidler Bécsben dolgoznak, és rajtuk kívül még sokan mások.

Miféle megfigyelési eszközök álltak a kutatók rendelkezésére? Az első években tulajdonképpen csak a következő három:

Először: a fényképezőlemez, amely a radioaktív sugarak hatására elég hosszú idő alatt megfeketedett.

Másodszor: a fluoreszkáló ernyő (már Röntgen felfedezésénél olyan fontos szerepe volt). Ez valamilyen fluoreszkáló anyaggal bevont lap, amely felvillan, ha elég erős radioaktív sugárzás éri.

Harmadszor: a levegő ionizálása radioaktív sugarak útján. A levegő radioaktív sugárzás hatására egy kissé vezetővé válik, és ennek következtében a szigetelő állványra helyezett, elektromosan töltött testek fokozatosan elvesztik töltésüket. Így pl. egy aranyfüstlemezes elektroszkóp feltöltött szétálló lemezkéi fokozatosan összecsukódnak, ha az elektroszkópot radioaktív sugárzás éri. Minél erősebb a sugárzás, annál gyorsabban csukódnak össze a lemezek. Tehát kényelmes eszköz a sugárzás erősségének kvantitatív meghatározására. Ez elengedhetetlen ahhoz, hogy az új tudomány túljusson a jelenségek pusztán kvalitatív leírásán, és most már törvényeket tudjon felismerni..

Itt van pl. az a probléma, hogy vajon meg lehet-e változtatni a radioaktív sugárzás erősségét valamilyen külső hatással? A kutató sosem elégedett azzal, amit a természet magától nyújt, hanem erőszakos eszközökkel kényszeríti titkainak bevallására. Goethe Faustja még ezt mondja:

.........elrabolni tán

Fátylát a természetnek balga óhaj,

Mit szellemed, előtt felfedni nem kíván,

Ki nem csikarhatod csavarral és fogóval.”

(Sárközi György fordítása)

Itt azonban téved Goethe. Az egzakt természettudományok mérhetetlenül sok eredményét fogók és csavarok kényszerítették ki, bár a modern kutatásban e fogókat és csavarokat atommáglyának és ciklotronnak hívják.

Mi módon lehet a radioaktív sugárzást külső behatásokkal megváltoztatni?

Egy dolog nagyon hamar nyilvánvaló lett: A radioaktív anyagok állapotának megváltoztatásával nem lehet befolyásolni a sugárzást. Akár megolvasztjuk a radioaktív anyagot, akár más anyagokkal kémiai vegyületté egyesítjük, akár izzó hőség vagy dermesztő hideg hatásának tesszük ki, vagy akár erős elektromos vagy mágneses térbe helyezzük, sugárzásának erőssége teljesen változatlan marad. Néhány ellentmondó megfigyelést, így pl. azt, hogy egy radioaktív preparátum sugárzásának erőssége csökken, ha az anyagot erőteljesen hevítjük, mindig megmagyarázott az a tény, hogy hevítésnél eltávozott a radioaktív anyag egy része - valamilyen radioaktív gáz, emanáció, amely előbb be volt zárva az anyagba —, és ez az emanáció vitte magával az „aktivitás” egy részét. A sugárzásnak ez a része azonban egyáltalán nem tűnt el, hanem valahol másutt jelentkezett, éspedig ott, ahová a gáz átdiffundált. Az, hogy a sugárzás erőssége tökéletesen független a sugárzó anyag külső körülményeitől, azt bizonyítja, hogy a sugárzás nyilván a radioaktív atomok legmélyéből ered, onnan, ahová hő, elektromos, mágneses vagy kémiai hatásokkal nem juthatunk el. Nem olyasmi ez, mintha az „atommag” fogalma kezdene lassan kialakulni?

Ha viszont a sugarak egyszer már elhagyták a sugárzó anyagot, akkor rögtön számos lehetőség adódik megváltoztatásukra.

Először is a sugarakat átvezethetjük; más anyagokon, éspedig különféle anyagok vékonyabb vagy vastagabb rétegein. A levegő is ilyen anyag. A sugárzásnak más az erőssége, ha levegőben vagy ha légüres térben, vákuumban tesz meg bizonyos utat. A tapasztalat szerint a sugárzás bármely anyagon való haladás közben legyengül. A radioaktív sugárzásnak ez az anyagban történő „abszorpció”-ja (elnyelése) a sugárzások vizsgálatának egyik legfontosabb eszköze lett.

Az is kiderült hamarosan, hogy a legtöbb akkoriban használt radioaktív anyag sugarai többféle sugárzás keverékéből állnak. Van a sugárzásnak egy része, amelyet már nagyon vékony szilárd anyag is tökéletesen elnyel, és van egy másik része, amelynek abszorpciója csak vastagabb rétegeknél jelentkezik észrevehetően. Rutherford már 1898 végén megkülönbözteti a könnyen abszorbeálódó „alfa”- és a nehezebben abszorbeálódó „béta”-sugarakat. 1900-ban Villard egy harmadik fajta, nagy áthatolóképességű sugárzást is észlelt, ezt „gamma”-sugárzásnak nevezték el.

E sugárfajták már a levegőben is különféleképpen viselkednek. Közönséges, nem ritkított levegőben az alfa-sugarak „hatótávolsága” csak néhány centiméter, a béta-sugaraké ellenben néhány méter. A gamma-sugarak nagyon messzire jutnak, és a levegőben csak egészen lassan nyelődnek el.

A háromféle sugárzás ionizáló képességével éppen fordított a helyzet. Rutherford már 1902-ben megállapította, hogy egy sugárzó készítmény alfa-, béta- és gamma-sugarainak ionizáló képességei úgy aránylanak egymáshoz, mint ahogy 10 000 : 100 : 1. Ezt az egyszerű gyakorlati szabályt akkoriban évekig alkalmazták. Vajon miért kisebb az ionizálóképessége a nagyobb áthatolóképességű sugárzásnak? Minél kevésbé ionizál egy sugár egy anyagon való áthaladása közben, tehát minél kevesebb energiát használ fel az atomok töltött részecskékre való szétbontására, annál messzebbre tud eljutni, annál tovább marad energiája a továbbhaladáshoz.

Nem említettünk még egy igen fontos módszert, amivel a radioaktív sugarak haladását befolyásolni tudjuk. A radioaktív anyagokból a tér minden irányába indulnak sugarak. Ha egy olyan fémlemezt tartunk a sugarak útjába, amin egy kis lyuk van, akkor ezen csak egy keskeny nyaláb, szinte azt mondhatjuk, hogy egyetlen sugár halad át. Ez a sugár rendes körülmények között nyílegyenes. Kérdés, hogy ha erre a sugárra elektromos vagy mágneses erők hatnak, eltérül-e eredeti irányától?

*

Az a felismerés, hogy a gázkisülések sugarai elektromos és mágneses térrel eltéríthetők, hasznos felvilágosításokkal szolgált. Lehetővé tette, hogy a sugarakban tovarepülő részecskék természetét felismerjék, sőt, azt is, hogy sebességüket kiszámítsák. Ilyen elektromos és mágneses eltérítési módszertől várták a feleletet a különböző radioaktív sugarak esetében is a már nagyon izgató kérdésre, arra, hogy tulajdonképpen mik ezek az alfa-, béta- és gamma-sugarak?

Nos, az elektromos és mágneses eltérítés módszere igazolta a várakozást. De azért mégsem egy csapásra: Öt esztendeig is elhúzódik a különböző sugárfajták természetének felderítése, és néhány lényeges részlet csak később, sőt egynémely csak sokkal később tisztázódik.

Meglehetősen zavarosan és áttekinthetetlenül sorakoznak itt is az egyes eredmények. Az egyik legkorábbi felismerés az volt, hogy a béta-sugarak mágnesesen eltéríthetők. Az alfa-sugarakat csak később sikerült eltéríteni elektromos és mágneses erőtérrel. Sokáig eltéríthetetleneknek gondolták ezeket, mivel csak igen erős térrel sikerült észrevehetően eltéríteni őket. De a legerősebb tér sem térítheti el útjukból a gamma-sugarakat. Ebben is hasonlítanak a röntgensugarakhoz, amelyekkel — úgy találják — mind közelebbi rokonságot mutatnak.

A három sugárfajtára vonatkozó sokoldalú vizsgálatok eredményei a következők:

Az alfa-sugarak pozitív ionokból álló sugarak (olyanok, mint a csősugarak). Az, hogy milyen ionokból áll, csak fokozatosan derült ki, végül azonban bizonyossá vált: kétszeres pozitív töltésű héliumionok, ma egyszerűbben azt mondjuk: héliummagok. E gyorsan repülő részecskéket alfa-részecskéknek is nevezik. Sebességük másodpercenként 14 000—21 000 kilométer.

A béta-sugarak (negatív) elektronokból álló sugarak (olyanok, mint a katódsugarak). A részecskék tökéletesen ugyanazok, mint a katódsugarak részecskéi: elektronok. Sebességük másodpercenként 2oo ooo—297 000 kilométer.

A gamma-sugarak hullámok (mint a röntgensugarak, csak a hullámhosszuk még rövidebb, mint az akkoriban előállítható röntgensugaraké). Sebességük a fény sebessége, másodpercenként 300 000 kilométer.

Ezeknek az adatoknak egy része - így pl. a béta-sugarak elektronjainak a sebessége - későbbi mérések eredménye. A gammasugarak sebességének közvetlen megmérése pedig csak a legújabb időkben (1951-ben) sikerült.

Az alfa- és béta-sugarak korpuszkuláris sugarak. Ha sebességüket a cső- és katódsugarak sebességével összehasonlítjuk, feltűnik, hogy ezeknél lényegesen gyorsabbak. A bennük repülő részecskéknek tehát ennek megfelelően nagyobb a mozgási energiájuk, mint a gázkisülésben repülő részecskéknek. Nem túl nehéz kiszámítani, hogy mekkora elektromos feszültségen kellene az (egyszeresen töltött) csősugár-részecskéknek vagy az elektronoknak átfutniuk, hogy akkora energiára tegyenek szert, mint az alfa-, illetőleg a béta-részecskék. Azt találjuk, hogy az alfa-részecskék energiája 4—9 millió voltos, a béta-sugarak elektronjainak energiája pedig 1—4 millió voltos feszültségnek felel meg. (Az elektronoknak nagyobb sebességük ellenére kisebb a mozgási energiájuk, minthogy könnyebbek!) Később szokássá vált, hogy az ilyen, gyorsan mozgó atomi részecskék energiáját a megfelelő volt-számmal fejezik ki. Ezt az energiaegységet „elektronvolt”-nak nevezzük, és így mondjuk: egy alfa-részecske mozgási energiája 4—9 millió elektronvolt, vagy 4—9 MeV (megaelektronvolt).

Ebben az időben és még jó sokáig, az ismert atomi részecskék között a radioaktív sugarak alfa-részecskéinek a legnagyobb az energiája. Kereken százszor akkora, mint az akkoriban előállítható legnagyobb energiájú csősugár-részecskéké. Ez az oka annak, hogy nem egészen két évtized múlva alfa-részecskékkel hozzák létre az első atom-„rombolást”.

A béta-sugarak elektronjainál valami más tűnik fel. Néhány radioaktív anyag elektronjainak sebessége nagyon közel van a fény sebességéhez (99%-a is lehet), de nem éri el azt teljesen. Nincs ebben semmi feltűnő?

A radioaktív kutatásoknak ezekben a korai éveiben, pontosabban az 1905-ös évben, egy még alig ismert fiatal fizikus, a svájci szabadalmi hivatal egyik kis tisztviselője Bernben a következő alaptételt mondja ki: „Semmiféle anyagi test, tehát atomi részecske sem lépheti túl a fény sebességét, de még csak el sem érheti teljesen.” A fiatal fizikus neve: Albert Einstein. Ez a tétel egyik része annak az átfogó elméletnek, amelyet ma relativitáselmélet néven világszerte ismernek. Már most is megérthetjük, hogy miért játszik majd egykor a relativitáselmélet olyan fontos szerepet a nagy energiájú atomi részecskék fizikájában.

1903-ban azonban mindebből még semmi sem ismeretes. Egyébként a három radioaktív sugárfajta jellemzése és osztályozása sem olyan teljes és áttekinthető, mint ahogyan itt vázoltuk. A háromfajta sugárzás elkülönítése és tulajdonságaik tisztázása terén mindenesetre 1903-ban végezték a legtöbbet. A radioaktív anyagok titkát, az atommag titkát védelmező sűrű őserdőgyűrűk közül a legelsőn most sikerült áthatolni. Ekkor azonban másfajta akadály tornyosul a kutatók útjába.

*

Az új nehézség 1903 tavaszán jelentkezik. Pierre Curie bukkan rá, aki a radioaktivitás kutatásának — a kezdeti időkben — egyik központi alakja volt.

Pierre Curie és természetesen sok más tudós is, már régóta töprengett azon, hogy tulajdonképpen honnan ered a rádium, az urán vagy a tórium kimeríthetetlen sugárzása. Éjjel-nappal, szakadatlanul és — úgy hitték — mindig azonos erősséggel sugároznak ezek az anyagok. Honnan ez az energia, amelyet a rendkívül gyorsan kirepülő sugárrészecskék magukkal visznek?

„Semmiből nem keletkezik semmi” — jelentette ki 60 évvel korábban Robert Mayer heilbronni orvos, akit félreismertek, sőt egyesek bolondnak nyilvánítottak, mert azt állította, hogy létezik valami, az úgynevezett energia, amely igen különböző alakokban nyilvánulhat meg, mint mozgási, hő-, fény- vagy elektromos energia. Az energia egyik alakjából átalakulhat a másikba, egyetlenegyre azonban sohasem képes: semmiből nem keletkezhet és nem semmisülhet meg.

Robert Mayer régóta halott. És régen elmúltak azok az idők, amikor tanításait figyelemre sem méltatták. Most már az energetika felvilágosodott korszakában élünk. Az energia a fizikus bálványa, az energiatétel pedig megdönthetetlen axióma lett. És most előbukkan néhány érdekes anyag: az urán, tórium, rádium, amelyek nem zavartatják magukat, hanem sugároznak, sugároznak és sugároznak, mintha nem is létezne az energiatörvény!

Vajon ez a jelenség valóban ellenkezik-e az energiatörvénnyel? El kell vetnünk talán a tételt? Valóban energia születik a semmiből? Vagy esetleg az energia is valami titokzatos ős-energia-folyamból származik, és a radioaktív atomok ebből az ős-energiából képesek meríteni?

Pierre Curie nem merül bele ezekbe a vad spekulációkba. Elhatározza, hogy megméri azt az energiát, amelyet a rádium folyamatosan lead környezetének. Az energia a radioaktív preparátumból sugárzás formájában távozik. A sugárzás nagyobbik fele azonban kis áthatolóképességű, elnyelődik vagy már magában a preparátumban, vagy az edény falában, amiben a preparátum van. Ott pedig energiájának hővé kell átalakulnia. Ha így van, akkor ezt a hőt ki kell tudni mutatni. A kérdés tehát az, hogy egy radioaktív preparátum hőmérséklete a folytonos hőtermelés következtében valóban mindig magasabb-e, mint a környezetéé?

Pierre Curie és munkatársa, Laborde azonnal hozzálátnak a vizsgálathoz. Két egyforma adag — egy-egy grammnyi — báriumklori-dot töltenek két egyforma üvegcsövecskébe. Az egyik báriumklorid valóban báriumklorid, a másik ellenben Marie Curie értékes radioaktív dúsításából való, és egy hatodrésznyi rádiumkloridot tartalmaz. A két csövecskét pontosan azonos feltételek mellett állandó hőmérsékletű térbe helyezik, védik a légáramlástól, és mindegyikbe egy-egy nagyon érzékeny elektromos hőmérőt, úgynevezett termoelemet helyeznek.

Az eredmény hamarosan jelentkezik: a rádiumos csövecske mintegy másfél fokkal magasabb hőmérsékletű, mint a másik.

Másfél fok nem valami sok. Az is lehet, hogy az egyik hőmérő hamis értéket mutat. Ezért ellenőrző méréseket végeznek. Mindkét csövecskébe tiszta, rádiummentes báriumkloridot tesznek. És lám, most századfoknyi pontossággal megegyezik a két hőmérséklet.

A kísérletet többféle változatban megismétlik. Tömény rádiumpreparátum háromfokos hőmérsékletemelkedést eredményez, nagyon gondos hőszigetelés mellett még többet is. Az eredmény megdönthetetlen: a rádium szakadatlanul és tartósan hőt termel; ez a hő a mértéke a folyamatosan felszabadult energiának.

Amikor Pierre Curie kísérleti eredményeiről beszámolt a párizsi akadémián, ennél már sokkal többet tudott. Elektromossággal fűtötte a tiszta báriumkloriddal töltött csövecskét. A fűtőáram segítségével pontosan meghatározta, hogy mennyi hőt kell ebbe a csőbe vezetni, hogy pontosan olyan meleg legyen, mint az a cső, amelyet a „rádium fűt”. Ily módon (és később még más módszerekkel is) megmérte és kalóriában megadta a rádium által termelt hőt. Kísérleteinek eredményeként megállapította:

Egy gramm rádium minden órában kereken 1oo grammkalória hőt termel.

*

Másfél fok nem valami sok, és 1oo grammkalória ugyancsak kevés. A 1oo grammkalória (minden hőveszteség kiküszöbölése mellett is) csak arra elég, hogy 1oo gramm, tehát kis borospohárnyi vizet egyetlen fokkal felmelegítsen. Ehhez is kereken egy óráig kell sugároznia egy gramm rádiumnak.

Ez a néhány foknyi, jelentéktelen felmelegedés, ez a pár grammkalória hő azonban a tudományos világ számára szenzációt jelent. Mindenki azonnal számolni kezd: 100 grammkalória óránként, az 24 óra alatt 2400 grammkalória, azaz 2,4 kilokalória, 3 nap alatt tehát csaknem 8 kilokalória, tehát annyi, amennyit 1 gramm szén szolgáltat tökéletes elégésekor, évente 1000 kilokalória, egy évezred alatt kereken egymillió kilokalória ...

De álljunk meg! Ez már csak fantázia! Szabad-e itt évezredekkel számolni? Ki tudja azt megmondani, hogy vajon ezer év múlva a rádium valóban gyengítetlenül sugároz-e, vagy hogy egyáltalán még mindig tart a sugárzása? Pontosan egy esztendeje, hogy sikerült tiszta rádiumsót előállítani. Ez alatt az idő alatt valóban nem lehetett észlelni a rádium sugárzásának semmiféle mérhető csökkenését. Ugyanúgy az urán és a tórium sugárzásáét sem az alatt a hét év alatt, amióta sugárzásuk ismeretes. De vajon ez azt is jelenti, hogy ezek az anyagok valóban örökké kimeríthetetlenek?

Óvatosaknak kell lennünk, különösen, ha arra gondolunk, hogy már egész sor olyan radioaktív anyagot találtak, amelyeknek sugárzása idővel minden kétséget kizáróan csökken, amelyek tehát nyilvánvalóan kimerülnek. A polonium sugárzásának erőssége például már négy és fél hónap alatt a felére esik. És itt van a tórium-X, egy tóriumból keletkező radioaktív anyag, amelyet nemrégen talált meg Rutherford. Ennek sugárzása három és fél nap alatt a felére csökken. Nem is említjük a tórium-emanációt, amely csak egy percig él.

Csak az urán, a tórium és a rádium állandók. De vajon valóban azok évezredeken, tetszés szerinti hosszú időn át is? Rutherford és Soddy éppen ekkoriban tették közzé bomláselméletüket. Ha ez az elmélet igaz, akkor valamennyi radioaktív atom átalakul, tehát az uránatom, a tóriumatom és a rádiumatom is. Vagyis az urán, a tórium és a rádium sem lehet állandó.

Ez azonban képtelen gondolatnak tűnik! Az urán, a tórium és a rádium mint érc kerülnek ki a földből. A szurokércben rejtőznek, ami ősidők óta, geológiai korszakokon át változatlanul a mélyben nyugodott, millió, sőt talán milliárd éveken át. Ha az urán, a tórium, a rádium ma, amikor kikerül a földből, sugároz, akkor mindig is sugároznia kellett. Akkor viszont már szédítően nagy energiamennyiséget sugárzott ki. Óránként 1oo grammkalória, az 24 óra alatt. . . , egy év alatt..., egy évezred alatt... Ez a feladat megoldatlan. Vagy talán megoldhatatlan?

A rádiumsó néhány foknyi felmelegedése félelmetes jelenség. Alapjaiban von kétségbe minden addig érvényes ismeretet. Ránehezedik a kutatók gondolataira, és elrabolja álmukat. Szerte a világon felmelegedési méréseket végeznek, és szerte a világon igazolják Curie eredményeit.

Rutherford Montrealban szintén beáll a hőmérsékletmérők közé. Új és fontos megfigyelést sikerül végeznie, ő maga hisz a radioaktív atomok átalakulásában — bomláselméletéről szóló dolgozatán még alig száradt meg a nyomdafesték. Éppen ezért határozott példa lebeg a szeme előtt, az, amit sajátmaga igen alaposan megvizsgált: a tórium átalakulása tórium-X-szé, s azután a tórium-X átalakulása tórium-emanációvá, e különös radioaktív gázzá. Ezt a gázt éppen három éve fedezték fel. Nem sokkal később Halléban Dorn másik hasonló gázt fedezett fel, amely a rádiumból képződik, és ezért rádium-emanációnak nevezte el. A rádium-emanáció hasonlóképpen erősen radioaktív, és - Rutherford szerint - további más anyaggá alakul át.

Ha már most - ez Rutherford következtetése - a rádium hőt termel, és ha ez a hőfejlődés valamilyen kapcsolatban van atomjainak átalakulásával, akkor fel kell tételezni, hogy a hőfejlődés egy része a rádiumnak emanációvá való átalakulásával, a többi része pedig az emanációnak más anyaggá történő további átalakulásával kapcsolatos. Normális körülmények között a képződő emanáció a rádiumban bezárva marad. Minthogy azonban meghatározott eljárásokkal (pl. a rádiumsók melegítésével vagy megolvasztásával) a rádiumot és az emanációt teljesen szét lehet választani, így a kétféle hőfejlesztő folyamatot is el lehet különíteni, és külön-külön meg lehet mérni.

Rutherfordnál a gondolattól soha sincs messze a kísérlet. Az eredmény egyértelmű: valóban, az emanáció leválasztása után a rádium hőtermelése mintegy az ötödére csökkent, és csak lassan „javult fel” ismét, olyan ütemben, ahogyan a rádium új emanációt termelt. A hőtermelésnek tehát csak egy ötöd része esik magára a rádiumra, négyötödrésze viszont az emanációra! Ez csodálatosan szén eredmény; mert az emanációtól megszabadított rádium sugárzásának erőssége is úgy aránylik a leválasztott emanáció sugárzásának erősségéhez, mint 1:4. A hőfejlődésnek a radioaktív sugárzással való közvetlen összefüggése tehát beigazolódott.

A rádium-emanáció azonban csak négy napig „él”. Tehát ebben az esetben egy anyag hőt termel, és — éppen ennek folytán — kimerül. Minden világos: Az energia - a sugárzás, a hőfejlődés -a radioaktív atomok nyilván hatalmas, de mégiscsak korlátozott belső energiakészletéből származik. Az energia abban az ütemben válik szabaddá, ahogyan az atomok átalakulnak. A rejtély tehát megoldódott. És a rádium? Vajon az kimeríthetetlen?

Rutherford határozottan nemet mond! Bomláselmélete szerint a rádium fokozatosan rádium-emanációvá alakul át. Ennek megfelelően csökken a tömege. Ez nyilvánvalóan olyan lassan megy végbe, hogy az akkori mérőmódszerekkel nem lehet kimutatni. Rutherford azonban még ennél is többet tud mondani. A rádium alfa-részecskéit ugyan még nem tudja egyenként megszámlálni, de össztöltésüket megmérve már van egy hozzávetőleges értéke, ebből pedig ki tudja számítani a másodpercenként „széteső” rádiumatomok közelítő számát is. Ebből kiindulva meg tudja becsülni a rádium „élettartamát”. Azt találja, hogy adott tömegű rádium fele mennyisége körülbelül 1ooo—2000 év alatt tűnik el, alakul át emanációvá (majd ezen keresztül további más anyagokká).

De még mindig megoldatlan a régi probléma: Hogyan lehetséges, hogy az uránércben, a szurokércben még egyáltalán van rádium ha a rádium néhány évezred alatt tökéletesen átalakul?

Rutherford ezt mondja: úgy, hogy állandóan újra képződik! Ahogyan a rádium-emanáció a rádium „leszármazottja”, ugyanúgy a rádium maga is valamilyen „ősanyag”-nak a leszármazottja. De miféle ősanyagé? A természetben a rádium mindig az uránnal együtt fordul elő, éspedig az uránhoz képest mindig azonos tömegviszonyban. Tehát a rádium bizonyosan az uránból származik (esetleg több közbülső anyagon át). És mennyi ideig él az urán? Ezt is meg lehet becsülni. Az urán milliószor gyengébben sugároz, mint a rádium; ezért milliószor hosszabb az élettartama. Ez pedig azt jelenti, hogy az urán évmilliárdokig él, éppen elég sokáig ahhoz, hogy a Föld kialakulása óta létezzék anélkül, hogy mára már teljesen eltűnt volna.

Így kapcsolódnak egymáshoz a részletek, és így kezd az először megoldhatatlannak látszó probléma megfejtése kiformálódni. Kissé még bizonytalan ez a megoldás, nem is nagyon megalapozott, még heves támadások érik. De ahogy telnek az évek, mindjobban igazolódik. Minden év újabb bizonyító anyagot szolgáltat. Végül Rutherford merész koncepciója megdönthetetlen bizonyossággá válik.

De már akkor, 1903-ban mindenki, aki hisz Rutherford eszméiben, újra számolni kezd. Óránként 100 grammkalória (a pontosabb érték egyébként később valamivel nagyobbnak, mintegy 140 grammkalóriának adódik), ez 24 óra alatt..., egy év alatt..., egy évezred alatt... A számítás azonban most nem megy tovább a határtalan évezredekbe, hanem a rádium esetében csak mintegy kétezer évvel ezelőttig, mert egy nem túlságosan nehéz számítás azt mutatja, hogy a fokozatosan csökkenő mennyiségű rádium összesen annyi energiát szolgáltat, mintha kétezer éven át állandóan a teljes hőmennyiséget termelné, azután pedig semmit. A számítások eredménye a következő:

Minden gramm rádium összesen, tehát addig, amíg teljesen eltűnik (beleszámítva a rádium-emanációt és az utána következő három terméket is) csaknem 3 millió kilokalória, vagy másképpen kifejezve 3000 kilowattóra energiát termel, vagy még másképpen: annyi hőt, amennyi 7 mázsa szén elégésénél keletkezik.

Egyetlen gramm rádium... ! És ugyanígy egyetlen gramm urán ... !

Ez az „atomenergia” legelső számszerű kiértékelése. De még csak 1903-at írunk, és csaknem fél évszázad telik el, amíg ez a szám, egyelőre csak egy darab papírra írva, izgató, lélegzetállító, fenyegető, halálos valósággá válik.

MILLIÁRD ÉVEK TEKINTENEK LE RÁD

Ez a fejezetcím egy híres ember ismert mondásának a változata. Bonaparte tábornok 1798. július 21-én a piramisok lábánál, a szikrázó sivatagi napsütésben, mielőtt csapatait a mamelukok ellen harcra vezette, a következő szavakkal kezdte buzdító beszédét: „Katonák! Negyven évszázad néz le rátok!”

Negyven évszázad! Az emberiségnek kereken százötven generációja tűnt le az idők folyamán, amióta a rabszolgák seregei évtizedeken át tartó munkával ezeket az óriási kockaköveket a történelem legnagyobb építményeivé rakták össze. És mégis, ez a negyven évszázad csak rövidke pillanat ahhoz az időtartamhoz képest, amire a piramisok építőanyaga, a kő tekint vissza. A csúcs súlyos gránitlapjairól nem évszázadok, nem évezredek, nem is évmilliók, de milliárd évek tekintenek le reánk.

De ki merészel ilyesmit állítani? Kinek van bátorsága számszerűen megállapítani, hogy milyen idős ez a diorit, az a gránit, ez a gneisz, az a bazalt? Vajon hány millió vagy milliárd év telt el az óta az ősidő óta, amikor csillogó kristályocskáik kiváltak az izzón folyó anyagból?

A régészeknek valamivel könnyebb a dolguk. A hagyományokból, különböző kultúrák egymásbakapcsolódásából, rég letűnt népek naptárrendszereiből sok éleslátással olyan összefüggő időskálát állítanak fel, amely négy-öt-hatezer évre visszamenőleg lehetővé teszi az egyes események idejének gyakran akár egy emberöltőnyi pontossággal való rögzítését. De hogyan lehet hozzáférni a geológiai korszakokhoz? Hogyan lehet felmérni olyan időszakokat, amelyekből nem maradt ránk semmiféle lelet, támpont, olyan időket, amikor esetleg még egyáltalán nem is laktak a Földön emberek, vagy esetleg az életnek is csak a legkezdetlegesebb formája létezett?

Nos, azért ezen a területen sem vagyunk minden támaszpont nélkül. Megkísérelték kiszámítani az óceánok korát pl. a fenéken lerakodott üledékrétegek vastagságából, minthogy a lerakódás ütemét mai megfigyelésekből hozzávetőlegesen meg lehet becsülni. Kiszámították továbbá, hogy a Föld összes folyói a kőzetek kilúgozása útján mennyi sót szállítanak a völgyekbe, és ennek folytán mennyi időnek kellett eltelnie, amíg az óceánok mai sótartalmukat elérték. Ilyen becslések útján a szilárd földkéreg korára mintegy százmillió évet kaptak. De vajon megbízható ez a módszer? Tudhatjuk-e azt pl., hogy a régmúlt idők homályában is ugyanolyan ütemben rakódott le a tengerek üledéke, mint ma, vagy talán sokkal gyorsabban, esetleg sokkal lassabban? Tudhatjuk-e, hogy régmúlt időkben a folyók éppen annyi sót vittek magukkal, mint napjainkban, vagy hogy ugyanannyi vizet szállítottak?

Az embernek órára volna szüksége! Olyan órára, amelyet a Föld keletkezésekor, vagy esetleg még inkább a szilárd földkéreg kialakulásakor, a különféle kőzetek keletkezésekor indítottak el, s amely azóta is változatlanul jár és jár, egészen a mai napig. Olyan órára, amelynek mutatóállásáról egyszerűen leolvashatnánk: 528 millió éve, vagy 1,75 milliárd éve kezdett el a szerkezetem járni.

Vannak ilyen óráink. A radioaktív anyagok. ¹

(A tórium és a tórium-X épp olyan viszonyban vannak egymással, mint az urán és az urán-X.) Rutherford és Soddy kimutatták, hogy a tóriumtól elkülönített tórium-X radioaktivitása nem egészen négy nap alatt a felére csökken, míg maga a tórium ugyanebben az ütemben ismét feljavul. Ezek a kísérletek voltak a közvetlen kiindulópontjai a Rutherford—Soddy-féle bomláselméletnek: A tórium állandóan tórium-X-szé alakul át, ez pedig tovább tórium-emanációvá. Ugyanígy alakul át folytonosan az urán is urán-X-szé, valamint a rádium-emanáció is egy új anyaggá, az úgynevezett rádium-A-vá. Mindezek az átalakulások az illető anyagra jellemző, pontosan meghatározott sebességgel mennek végbe.

A Rutherford és Soddy kísérleteit követő évek egyre újabb példákat szolgáltatnak a radioaktív átalakulások időbeli lefolyására. Mind határozottabban igazolják, hogy az átalakulások időbeli lefolyása jellemző az illető radioaktív anyagra, és semmivel, semmilyen módon sem befolyásolható. A radioaktív bomlást nem lehet sem késleltetni, sem gyorsítani; itt a természettől adott, örök, változtathatatlan folyamatról van szó. És mind biztosabban felismerik — amit Rutherford tisztán intuitíve feltételezett —, hogy ez egy olyan általános törvény, amely a radioaktivitás egész területén kivétel nélkül érvényes.

Maga a törvény így hangzik: Minden radioaktív anyag magától, egy bizonyos változatlan, magára az anyagra jellemző ütemben másfajta (radioaktív vagy nem radioaktív) anyaggá alakul át. Az időbeli lefolyás módja valamennyi radioaktív anyagra ugyanaz: Ha egy bizonyos idő alatt valamely radioaktív anyagnak pontosan a fele alakul át, akkor a rákövetkező, éppoly hosszú időszakasz alatt a visszamaradt anyagnak ismét a fele alakul át, és így tovább. Ez azt jelenti, hogy az az idő, amely alatt egy bizonyos anyag bármely mennyiségének a fele átalakul, jellemző az illető anyagra. A kutatók ezt az időtartamot nevezik a kérdéses anyag felezési idejének. A felezési idő elteltével a radioaktív anyag eredeti mennyiségének még megvan a fele, kétszeres felezési idő után a negyede, háromszoros felezési idő elmúltával a nyolcada, és így tovább a végtelenségig. Tökéletesen az anyag sohasem bomlik szét. Ha azt mondjuk, hogy egy anyag (pl. a rádium-emanáció) négy napig „él”, akkor ezzel arra utalunk, hogy a felezési ideje négy nap (bár szigorúan véve az „átlagos élettartam” alatt a felezési idő 1,44-szorosát értjük, olyan meggondolás alapján, amelyre itt most nem térhetünk ki). De még 40 nap után is megvan az eredeti anyagmennyiség ezredrésze, ahogy ezt könnyen kiszámíthatjuk.

Így járnak hát a radioaktív órák. Nem egyenletesen, mint a karóra, hanem először gyorsan, azután lassabban, végül pedig igenigen lassan. Viszont soha nem állnak meg, időtlen idők múlva sem.

Nagyon különböző radioaktív órák vannak. Egyik gyorsabb, másik lassúbb. Egyik radioaktív anyag felezési ideje kicsi, a másiké nagy. Az általános törvény alól azonban a rádium vagy az urán sem kivétel, pedig ezek kezdetben tökéletesen változatlannak tűntek. Ezek is átalakulnak, csakhogy az átalakulás nagyon lassú.

Egy évtizeddel Rutherford és Soddy úttörő felismerése után már hosszú listát lehetett összeállítani a különböző felezési idejű radioaktív anyagokból. Ennek a listának néhány adata következik itt. A táblázatban fokozatosan lassúbbak az átalakulások, tehát sorban egyre nagyobbak a felezési idők:

A rendkívül rövid és a rendkívül hosszú felezési idők akkoriban mindenesetre csak körülbelül voltak ismeretesek, ezért táblázatunkban már újabb, pontosabb értékeket tüntettünk fel.

Egy évtizeddel Rutherford és Soddy úttörő felismerése után különböző kutatók, így Boltwood fizikus New Havenben a Yale-egyetemen, Holmes geológus és R. J. Strutt fizikus, Lord Rayleigh fia Londonban már azon munkálkodnak, hogy a radioaktív órákat a geológiai korszakok abszolút időmeghatározására, a kőzetek korának megállapítására alkalmazzák.

*

Az órákat most már ismerjük. De hogyan kell leolvasnunk a mutatók állását? Egyáltalán milyen lehetőség van a radioaktív átalakulások időbeli lefolyásának kísérleti nyomonkövetésére?

Radioaktív anyag esetében a saját sugárzás szolgáltatja a legjobb mérési módszert, amelynek erősségét a leggyengébb intenzitás esetén is érzékenyen és pontosan lehet mérni. Ha az anyag tömege a radioaktív átalakulás folytán az idő múltával csökken, akkor természetesen pontosan ugyanolyan mértékben csökken sugárzásának erőssége is. Van azonban egy nehézség. Az átalakuláskor újonnan keletkező anyag legtöbb esetben maga is radioaktív, úgy hogy pl. az A anyag fokozatosan csökkenő sugárzása mellett a B anyag fokozatosan növekvő sugárzása is jelentkezik. Ez azonban nem jelenti azt, hogy semmiféle változás sem történik. Ugyanis a B anyag legtöbbször másfajta sugárzást bocsát ki, mint az A. Ha most az A anyag csak alfasugarakat, a B anyag pedig csak béta-sugarakat bocsát ki, akkor ezeket könnyen szét lehet választani, és az alfa-sugarak erősségének csökkenése révén az átalakulás menetét jól lehet követni. De még ha mindkét anyag ugyanazon fajta sugarakat bocsátja is ki (pl. mindkettő alfa-sugarakat), ezek a legtöbb esetben különböző hatótávolságúak. Azt már elég korán észrevették, hogy minden radioaktív anyagnak megvan a maga saját, jellemző sugárzása. Ezért a szétválasztást ilyen esetekben is meg lehet oldani, és az átalakulás időbeli lefolyását nyomon lehet követni.

A kezdeti időkben a kutatók valóban ezen a módon határozták meg mindazokat a felezési időket, amelyek elég kényelmes nagyságrendűek, tehát percek, órák, napok, hetek, esetleg hónapok. Hasonló esetekben még ma is ezen a módon történik a meghatározás. A rendkívül rövid és a rendkívül hosszú felezési idők méréséhez másfajta módszerekre van szükség. Itt most csak futó pillantást vetünk a nagyon hosszú felezési idejű anyagokra, amelyek egyedül jöhetnek számításba mint geológiai órák.

A kutatók azt tapasztalták, hogy egyetlen atom radioaktív bomlásakor mindig csak egy alfa-részecske, vagy egy béta-elektron repül ki, és sohasem több. Nos, minthogy ez biztos, a rendkívül lassan bomló anyagoknál megmérhetjük, hogy az anyagnak mekkora része bomlik el egy másodperc alatt, ha meghatározzuk az egy másodperc alatt kibocsátott alfa-részecskék számát (az egész lassan bomló anyagok csaknem kivétel nélkül alfa-sugarakat bocsátanak ki). Az alfarészecskéket vagy közvetlenül megszámlálják — később majd még lesz szó ezekről a fontos és érdekes módszerekről —, vagy pedig egyszerűen megmérik az összes elektromos töltésüket.

Így azt találták, hogy egy gramm urán (a minden bomlási terméktől mentes tiszta urán, amelynek atomsúlya 238) másodpercenként mintegy 12 000 alfa-részecskét bocsát ki. Vagyis az urán 1 grammjában minden másodpercben mintegy 12 000 atom alakul át. Így — ez könnyen kiszámítható — kereken 4,6 milliárd évig tart, amíg az 1 gramm uránban található 2500 trillió atomnak a fele átalakul.

Ilyen módon tehát még az olyan rendkívül hosszú életű anyagok esetében is, mint az urán és a tórium és természetesen a rádium is, a sugárzás erősségéből ki lehet számítani a felezési időt. Ez azonban még korántsem jelenti azt, hogy ezzel az uránérc kora is meghatározható volna. A sugárzás mindössze a radioaktív óra pillanatnyi járását árulja el, nem pedig azt az időtartamot, amelyet ez az óra már végigjárt, amióta a kezünkben tartott uránérc mint szilárd kis morzsa kivált az akkor még ifjú Föld izzón folyó tömegéből. Így tehát nem jutunk előbbre, és valóban valamilyen más lehetőség után kell néznünk, hogy a radioaktív óra mutatójának állását le lehessen olvasni.

Gondoljuk végig még egyszer: Mi marad vissza egy ilyen radioaktív átalakulás után? Természetesen az az anyag, amely az átalakulás során képződik. Ez az anyag azonban legtöbbször maga is radioaktív, és szintén tovább bomlik. De vegyük azt az egyszerű esetet, amikor a radioaktív anyag valamilyen nem radioaktív, tehát „stabilis” anyaggá alakul át (valóban, létezik néhány ilyen egyszerű átalakulás is). Ekkor ez az új B anyag olyan mértékben gyülemlik össze, mint ahogyan a régi A anyag eltűnik. Csaknem az a helyzet, mint a homokóránál, amit a háziasszony tojásfőzésnél a néhány percnyi időtartam mérésére használ a konyhában.

A homokóra felső tartályából lepereg a homok, az alsóban pedig összegyülemlik. Az alsó tartályban összegyűlendő homokmennyiség a mértéke annak az időnek, amely az óra talpára állítása óta eltelt. Pontosan ugyanígy az évmilliók alatt összegyülemlett B anyag mennyisége mértéke annak az időnek, amely eltelt... igen, eltelt, de mitől kezdve? Nyilván attól az időponttól, amikor az illető anyag megszilárdult. Mert amíg az anyag folyékony volt, az újonnan keletkezett anyagok áramlás és keveredés következtében állandóan tovasodródtak, a szilárd kis morzsából azonban többé már nem szabadulhattak ki. Lassan, szinte hihetetlenül lassan kezdtek felhalmozódni. Millió évek egy napot jelentettek a számukra. A parányi rögök, amelyeket az embernek nevezett újfajta furcsa lények ástak ki a talajból, végül is egy még furcsább lény, a kémikus kezébe kerülnek, aki vegyelemzi — mintha a homokórát olvasná le —, és azt mondja: ennyi átalakult B anyag gyűlt össze, tehát ennyi és ennyi millió vagy milliárd év telt el, amióta ez a morzsányi anyag megszilárdult.

És ezzel már egészen közel jutottunk a probléma megoldásához. Csakhogy az urán és a tórium, amelyekről elsősorban szó van, éppenséggel nem stabilisak, és radioaktivitást mutató anyagokká alakulnak át, amelyek aztán összegyűlhetnek. Ezek az elemek olyan anyagokká változnak - az urán-X-szé, illetőleg több lépcsőfokon át a tórium-X-szé -, amelyek maguk is tovább bomlanak!

A helyzet azért mégsem annyira rossz, mint gondoljuk. Végül majd valamikor mégiscsak valamiféle stabilis anyaghoz jutunk. Most minden kérdés ide torkollik: Hogyan alakulnak át sorban egymásba a radioaktív anyagok? Eljutunk-e végül is olyan stabilis anyagokhoz, amelyek már nem bomlanak tovább? És vajon ezek miféle anyagok?

Valóban, évszázadunk első évtizedében a radioaktivitás kutatói jórészt ezekkel a kérdésekkel foglalkoznak. A kezdetben csaknem áttekinthetetlen tömegű megfigyelésből lassanként mind világosabban rajzolódik ki a megoldás, amely egyszerűségében és lezártságában imponálóan új, lenyűgöző képet tár elénk.

Amikor Rutherford és Soddy 1902-ben felállították bomláselméletüket, ez egyszersmind hatalmas programot is jelentett. Az új elképzelés kereteit ugyanis a radioaktív átalakulások speciális példáival kellett kitölteni. Az átalakulások közül ebben az időben csak néhány volt ismeretes, éppen az a néhány, amely a bomláselmélet kiindulópontja volt. Ezen túl azonban töretlen szűzföldre vezetett az út.

Ismeretes pl., hogy a tórium-X a tóriumból keletkezik, a tórium-emanáció pedig a tórium-X-ből. Ismeretes, hogy az urán urán-X-szé, a rádium rádium-emanációvá, az aktínium aktínium-emanációvá változik át. Az emanációkból újabb szilárd anyagok keletkeznek, amelyek szintén radioaktívak; ezek az „aktív csapadékok” hamarosan több újabb anyagra bomlanak szét.

Egész sorozatok rajzanak ki a radioaktív anyagokból, az anyagok mind radioaktív bomlás során keletkeznek az előttük levőből. Hamarosan egész radioaktív családfákat állítanak fel. Ezeknek az időknek a fizikusai sok tekintetben azokhoz a genealógusokhoz hasonlítanak, akik egy nagy család tagjainak bonyolult leszármazási viszonyait kutatják. Ezek a viszonyok nem minden esetben világosak azonnal. A megjelent dolgozatokban gyakran találunk ilyen kitételeket: „Az ilyen és az ilyen anyag között esetleg van még egy eddig fel nem fedezett közbülső fokozat is.” Vagy: „A kérdéses anyagok genetikai összefüggése valószínűleg ez és ez.” Néha az ilyen „esetleg” és „valószínűleg” később helytelennek bizonyult, és az elgondolást módosítani kellett. Legtöbbször azonban az „esetleg” és a „valószínűleg” fokozatosan a „biztos”-ba megy át, ahogyan a mindinkább szaporodó, s végül is teljes bizonyítékká sűrűsödő megfigyelések felhalmozódnak.

A rádium családfája pl. hamarosan így alakult (zárójelben a felezési idők olvashatók): rádium (1580 év) — rádium-emanáció (4 nap) — rádium-A (3 perc) — rádium-B (27 perc) — rádium-C (20 perc) — rádium-C’ (1,5 tízezred másodperc) — rádium-D (25 év) — rádium-E (5 nap) — rádium-F vagy polonium (136 nap) — rádium-G.

A polonium — az az elem, amelyet Marie Curie már a rádium előtt felfedezett — tehát a rádium sokszoros dédunokájának bizonyult. De vajon mi rejtőzik a rádium-G mögött? Vajon miért nem folytatódik tovább ez a sor? A felelet így hangzik: Azért, mert az átváltozásoknak itt végérvényesen vége szakad, a rádium-G többé már nem sugároz, ez már nem radioaktív, hanem stabilis anyag. A polóniumnak rádium-G-vé változásával tehát éppen az előbb említett különösen egyszerű bomlás esete áll előttünk. És mivel a rádium-G tovább már nem bomlik, ez az anyag, amely korlátlanul halmozódik, és amelynek éppen azért nagyobb mennyiségben kell előfordulnia a rádiumtartalmú ásványokban. Vajon tényleg meg lehet ott találni?

A New Haven-i Yale-egyetem (USA) fizikokémikusa, Bertram Borden Boltwood, Rutherford jó barátja az első, aki már 1905-bcn kifejezésre juttatja azt a sejtését, hogy ez a rádium-G nem egyéb, mint — ólom. Valamennyi uránércben, amelyből rádiumot nyernek, előfordul az ólom. Ez a feltevés az idők folyamán egyre erősödik, s végül is bizonyossá válik. Persze, ez az ólom, a rádium bomlássorának végső terméke, azért nem egészen közönséges ólom. Ha kiszámítjuk, hogy a rádiumatomból a bomlás során egymás után hány alfa-részecske repül ki, az adódik, hogy ennek az ólomnak az atomsúlya szükségképpen 206, a természetben előforduló „közönséges” ólom atomsúlya ellenben 207,2. 1914-ben Otto Hönigschmid és Stephanie Horovitz osztrák vegyészek a cseh Joachimsthal-i uránércből nyert ólom atomsúlyát valóban 206,7-nek találják, sőt a keletafrikai Morogoróból való szurokérc ólomjának atomsúlya pontosan 206,0. Ezzel a bizonyítás gyűrűje tökéletesen be is zárult.

De honnan ered maga a rádium, a sor hosszú életű kiinduló tagja? Minthogy a rádiumot kizárólag uránércekben találjuk, kézenfekvő a feltevés, hogy a rádium is az uránból származik. Az urán azonban urán-X-szé alakul, és ennek a 24 napos felezési idővel bomló elemnek a termékei között minden várakozás ellenére sem találják meg a kutatók a rádiumot. Ügy tűnik, mintha az urán-X és a rádium között még egy nagyon hosszú életű, igen gyengén radioaktív közbenső termék is lenne, amely az összefüggést elhomályosítja. Megkezdődik a hajsza a „rádium atyja” után. Ismét Boltwoodnak van szerencséje (1907-ben), aki ezt az eredményt szinte Otto Hahn orra elől kaparintotta el. Ebben az időben már Hahn is közvetlenül a nyomában járt a „rádium atyjá”-nak. Boltwood felfedezi az ioniumot, amely csaknem 100 ooo éves felezési idővel alakul át rádiummá. Ilyen módon derült fény az urán és a rádium közötti összefüggésre, jóllehet később még további közbülső lépcsőket is találtak, de ezekre itt most nem térünk ki részletesebben.

Mind az uránból, mind a tóriumból és az aktíniumból is egész sor elem származik. Most már három radioaktív bomlássorról beszélnek, éspedig az urán-rádium-sorról, a tórium-sorról és az aktínium-sorról. Csaknem valamennyi akkor ismeretes radioaktív anyag beletartozik valamelyik sorba. Ezeknek a száma egy évtizeddel Rutherford és Soddy bomláselméletének felállítása után mintegy 30 (ma kereken 50).

A tórium-sor teljessé tételénél ismét Otto Hahnnal találkozunk; ezúttal Berlinben. Vele ismételten összekerülünk, attól a pillanattól kezdve, amikor mint fiatalember megjelenik Rutherfordnál Montrealban, egészen pályája tetőpontjáig, amikor 1938-ban a világ lélegzete is elállt megdöbbentő felfedezése láttára. A radiotóriumot, a tórium és a tórium-X közötti terméket Hahn már 1905-ben magával vitte Montrealba, mint ajánlólevelet, és ott tisztázta minden részletében. Most Berlinben két további közbülső termékre akad, a mezotórium-1 és 2-re. Az előbbit — melynek felezési ideje aránylag hosszú, mintegy 7 év — hamarosan iparilag állítják elő, és mint „német rádium” a klinikákon a rák gyógyításában jut komoly szerephez.

Viszont a háború közepette, 1917-ben volt még egy fontos felfedezése, Lise Meitnerrel együtt. Lise Meitner 1907-ben mint fiatal leány elméleti tanulmányainak kiegészítésére ment Bécsből Berlinbe, majd ott is maradt az intézetben, és Hahnnak több mint 30 éven át munkatársa volt. Hahn és Lise Meitner most megtalálják a protaktíniumot, az urán és az aktínium közötti összekötő tagot. Ezzel az aktínium és az egész aktínium-sor szintén az uránhoz kapcsolódik, bár — ahogy ez később kiderül —, nem a közönséges 238-as atomsúlyú uránhoz, hanem egy különleges uránhoz, amelynek az atomsúlya csak 235, és amely a természetes uránban mindössze nagyon kis százalékban fordul elő. Ezt a 235-ös uránt, amelynek elsősorban az volt a tudományos érdekessége, hogy az aktínium-sor „ősatyja”, a sors arra szánta, hogy valamikor az első atombomba robbanóanyaga legyen.

Csaknem valamennyi akkor ismert radioaktív anyag kiindulópontja a természetes urán és a természetes tórium (csak néhány rendkívül gyengén radioaktív elemet ismernek még rajtuk kívül, amelyek nem tartoznak bele a sorba; ilyenek a kálium és a rubidium). És vajon mik a végtermékek? Mint láttuk, a rádiumé (és vele együtt a 238-as uráné) a 206-os atomsúlyú ólom. Az aktínium (és vele együtt a 235-ös urán) végterméke ugyancsak ólom, de a 207-es atomsúlyú. Ez csaknem annyi, mint a természetes ólom atomsúlya. A tóriumból is ólom lesz végeredményben, 208-as atomsúllyal. Tehát mindhárom bomlási sor radioaktív anyagainak utolsó tagja az ólom.

Hogyan lehetséges három különféle atomsúlyú ólom? Hogvan lehetséges 238-as atomsúlyú urán, és ugyanakkor 235-ös atomsúlyú urán is? Hát nem az az atom jellemzője, hogy minden elemnek megvan a maga jellegzetes atomfajtája, egyféle, jól meghatározott atomsúllyal? Nem találtak a kémikusok valóban minden egyes elemhez — legalábbis a most jelentkező radioaktív fogalomzavar felléptéig — egyetlen atomsúlyt, mindig és mindenütt ugyanazt, amit azután a legtöbb esetben három tizedes pontosságig is meg lehet határozni?

Nyilvánvaló, hogy itt valami új dologgal állunk szemben. Az atom meghatározását felül kell vizsgálni, és éppen itt kell valamit változtatni. A radioaktivitás kutatóinak látómezejébe belép az izotópok. fogalma, az a rendkívül fontos fogalom, amely lényegesen befolyásolja a további fejlődés menetét. Mégis az Olvasó türelmét kell kérnünk, amíg az izotópok, felfedezőjük, Frederick Soddy vezetésével hivatalosan is bevonulnak ebbe a könyvbe.

*

Az összefüggések még nincsenek minden részletükben tisztázva, de különböző kutatók már most, az 1905-ös évtől kezdve hozzálátnak, hogy a radioaktív órák segítségével megállapítsák a kőzetek korát, a geológiai korszakok időtartamát. Az amerikai Boltwood ismét az elsők között van. Megvizsgálta az urántartalmú kőzetek ólomtartalmát. Az ólomnak az uránhoz való viszonyából következtetett a kőzet korára, feltételezve, hogy az összes ólom az urán radioaktív bomlása útján jön létre. Később Holmes, londoni geológus inkább geológiai szempontból végzett vizsgálatait nagyon sok kőzetre kiterjesztette, és a Föld minden részéről, valamennyi geológiai korszakból való mintákat vizsgált meg ólomtartalom szempontjából. Itt most egyáltalán nem kell a tulajdonképpeni uránércekre szorítkoznunk. A földkéreg sok kőzetében — valóban a legtöbben — van egy kevés uránérc, és ez már elegendő arra, hogy kormeghatározást építhessünk reá.

Hamarosan kiderül, hogy korábban a Föld 100 millió évre becsült kora túlságosan alacsony volt. A karbon-időszakból eredő uranitit — ez a kambriumi képződmény —, amelyben már eléggé fejlett növény- és állatvilággal találkozunk, mintegy 340 millió évesnek mutatkozik. A középső prekambriummal a milliárd évhez is eljutunk, a dél-dakotai Black Hillsből és a finn Karéliából eredő legrégibb kőzetekkel pedig 1,5 milliárd, sőt 1,8—2 milliárd évet kapunk. A tóriummal is lehet az uránhoz hasonlóan kormeghatározást végezni. Az így nyert adatok lényegében megegyeznek az urán alapján számított adatokkal.

Mindamellett nem lehet elhallgatni egy nagyon komolyan hangzó ellenvetést sem. Honnan tudhatjuk, hogy az uránnal és tóriummal együtt talált összes ólom valóban ezeknek az elemeknek a radioaktív bomlásából származik? A kőzetek esetleg már az izzón folyó masszából való keletkezésükkor is tartalmazhattak ólmot, méghozzá közönséges ólmot. És ha ezt is hozzászámítjuk a radioaktív bomlás útján keletkezett ólomhoz, akkor egészen természetes, hogy a kormeghatározás során túl nagy értékekét kapunk. Szükséges lenne, hogy meg tudjuk különböztetni egymástól a radioaktív bomlás útján létrejött és a közönséges ólmot.

Nemsokára kiderül, hogy ezt a feladatot is meg lehet oldani. Az uránból származó ólom atomsúlya 206, a tóriumból származóé 208, míg a közönséges ólom atomsúlya 207,2. Hönigschmid pontos atom-súlymeghatározásai óta minden esetben pontosan meg lehet mondani, hogy bizonyos anyagminta ólomtartalma teljes mennyiségében radioaktív eredetű-e, vagy sem. E vizsgálatok szerint igen sok esetben előfordul, hogy a vizsgált anyag egész ólomtartalma uránból vagy tóriumból jött létre. Olyan esetekben, ahol ezenkívül már kezdettől fogva jelen volt közönséges ólom is, átszámítással lehet megkapni a helyes eredményt.

Az ólom-meghatározás mellett kezdettől fogva ismertek még egy kormeghatározási módszert. A radioaktív uránból és tóriumból, valamint utótermékeikből kirepülő alfa-részecskék tulajdonképpen töltéssel rendelkező héliumatomok. Egy idő múlva tehát héliumgáz képződik, amely többnyire teljesen bezárva marad a kőzetben, mennyisége tehát vegyelemzés útján meghatározható. R. J. Strutt londoni fizikus (a későbbi negyedik Lord Rayleigh, akinek apja, a harmadik Lord Rayleigh az argon nevű nemesgáz társ-felfedezője, 1904. évi Nobel-díjas, ugyancsak ismert fizikus) dolgozza ki ezt a „hélium-módszer”-t, amely a legrégibb időktől a mai napig keletkezett hélium mennyiségének ismeretében lehetővé teszi a kőzetek korának meghatározását.

Így jutnak mindinkább előbbre a kutatók. Később ismét Otto Hahnnal találkozunk, aki — egyébként közvetlenül az uránhasadás nagy felfedezése előtt — több munkatársával együtt (közöttük már Fritz Strassmann is szerepel) új módszert vezet be: a radioaktív rádium hatására keletkezett stronciumot használja fel kormeghatározásra. A legújabb időkben ezekhez lehet még sorolni a radioaktív káliumból keletkezett argon, valamint a radioaktív réniumból képződött ozmium mennyisége alapján történő kormeghatározásokat is.

Most már több, egymástól független lehetőségünk is van. Az eredmények kölcsönösen támogatják egymást. A geológiai korszakok, amelyeknek régebben csak a sorrendjét állapították meg, most biztos keltezéshez jutnak. Mintegy 150 millió éve, hogy a Jura-tenger üledéke lerakodott, a karbon-kor zsurló őserdői 300 millió évesek, 600 millió éve jelentkeztek az első, rendszerbe sorolható gerinctelen állatok, a középső prekambrium óta 1,2 milliárd év telt el, és több mint 2 milliárd éve, hogy az akkor még ifjú Föld izzón folyó tömegéből kiváltak az első szilárd kőzetek. Az a „mindössze” százezer év, amelyet az ember létezésére állapítottak meg, nem valami imponálóan emelkedik ki ebből az időtáblázatból, hiszen ez az időtartam az egésznek csak a legutolsó húszezredrésze.

Nem lehetett túlságosan hosszú az az idő, amely a Föld és a többi bolygó Napból való kiszakadásától a kérgük megmerevedéséig eltelt — a külső réteg meglehetősen gyorsan hűlt le —, azért a Föld korát kereken 3 milliárd évnek vehetjük. Ez az érték hosszú ideig ellenkezett azokkal a kozmikus számításokkal, amelyek az egész Világmindenség korára szűken 2 milliárd évet állapítottak meg. A kaliforniai Palomar-hegyi csillagvizsgáló óriási távcsövének eredményei szükségessé tették ezeknek a számításoknak a felülvizsgálását. A Világmindenség korára most legalább 4 milliárd év adódik, és ezzel kiküszöbölődik a földi kormeghatározásokkal való ellentmondás. Ennek ellenére még ma is meg kell fontolnunk az elhunyt elméleti tudós, Richard Gans mondását, aki königsbergi tanítványainak a geológiai kormeghatározások ismertetésének befejezésekor mindig ezt mondotta: „A Föld korával valahogyan úgy vagyunk, mint a szép asszony korával. Nem kell hogy feltétlenül pontos legyen!”

1

^{Az a felismerés, hogy a különféle radioaktív anyagok mindig változatlan ütemben alakulnak át, nagyon régről, a rádiumkutatás legelső időszakából származik. Henri Becquerel már évszázadunk első éveiben megfigyelte, hogy az urántól kémiai úton el lehet különíteni egy másfajta, de ugyancsak radioaktív anyagot, az urán X-et, amelynek radioaktivitása idővel csökken. Míg az urán-X radioaktivitásának nem egészen egy hónap múlva már csak a fele van meg, addig az urán-X-től elkülönített urán radioaktivitása pontosan ugyanilyen ütemben újra „feljavul”. Ehhez csatlakoznak Ernest Rutherford és Frederick Soddy híres montreali kísérletei a tóriummal és a tórium-X-szel.}