Biografía de Pierre y Marie Curie | Descubrimiento de la radiactividad

Sus investigaciones sobre la radiactividad arrojaron nueva luz sobre la naturaleza del átomo y posibilitaron numerosas aplicaciones.
Los estudiantes de la Universidad parisiense de la Sorbona, al cruzarse en los pasillos con aquella joven polaca que se había matriculado en otoño de 1891 en la Facultad de Física, se preguntaban: "¿Quién es esa muchacha de aspecto tímido y expresión obstinada que viste tan pobremente?". Todos la miraban extrañados, con una mezcla de conmiseración y desdén. Algunos sabían que se llamaba Manya Sklodowska y la denominaban "la extranjera de apellido imposible"; otros preferían llamarla simplemente "la estudiante silenciosa". Manya se sentaba siempre en primera fila, no tenía amigos y sólo se interesaba por los libros. También llamaba la atención su hermosa cabellera de color rubio ceniza, que solía llevar recogida y semioculta. Nadie sospechaba que esa joven esquiva y austera iba a convertirse un día, bajo el nombre de madame Curie, en una mujer ilustre y una gloria nacional de Francia.
Manya Sklodowska, que luego sería conocida como Marie Curie, nació en Varsovia el 7 de noviembre de 1867. Era la menor de los cinco hijos (cuatro mujeres y un varón) de un matrimonio dedicado a la docencia: su padre era profesor de secundaria de física y matemáticas y su madre directora de un colegio de señoritas. Su infancia estuvo marcada por la coincidencia con un implacable período de rusificación de Polonia, a causa del cual su padre hubo de abandonar el puesto de subinspector que ocupaba en un instituto; las necesidades económicas le obligaron a tomar como huéspedes a muchachos en edad escolar, a los que daba también clases particulares.

Marie Curie (c. 1898)
La hermana mayor de Manya falleció en 1876, víctima de una epidemia de tifus, y dos años después murió su madre a causa de una tuberculosis. En 1883, una vez finalizados sus estudios secundarios, Manya sufrió una depresión nerviosa de la que hubo de recuperarse pasando cerca de un año en el campo, en casa de unos parientes. A su regreso a Varsovia en 1884, dio clases particulares en su domicilio junto con sus hermanas y asistió a las clases de la «universidad volante» creada allí, al margen del sistema educativo ruso, por el impulso de un círculo de positivistas inspirados en las enseñanzas de Comte.
Las estrecheces familiares obligaron a Manya a empezar a trabajar como institutriz; tras un primer empleo que resultó un fracaso, el 1 de enero de 1886 entró al servicio de los Zorawski, una familia acaudalada que residía en Szczuki, al norte de Varsovia, donde Manya hubo de ocuparse de la educación de dos de las hijas. Allí tuvo ocasión de llevar a la práctica los ideales sociales nacidos el año anterior en Varsovia organizando una escuela para hijos de obreros y campesinos a la que dedicó sus horas libres, con la complacencia de los Zorawski; el resto de su tiempo lo ocupaba en el estudio de la física y las matemáticas.
Manya vivió entonces su primera relación sentimental con el mayor de los hijos Zorawski, relación que se frustró posiblemente por las diferencias sociales entre ambos; su condición nerviosa y proclive a la ansiedad soportó mal el episodio, que vino a sumarse al enorme esfuerzo desarrollado en su triple ocupación de institutriz, maestra y estudiante, haciendo todo ello que, a los veinte años, se convirtiera en una persona amargada. Cuando por fin terminó su contrato en Szczuki, en el verano de 1889, regresó a Varsovia, donde trabajó de nuevo como institutriz durante un año y reanudó sus contactos con la universidad clandestina. Un primo suyo, que había sido ayudante de Mendeléiev, le proporcionó la oportunidad de completar sus conocimientos de química en un pequeño laboratorio y la puso en contacto con otros investigadores que habían conocido a los grandes científicos europeos de la época.

El matrimonio Curie

En marzo de 1890 su hermana Bronia, por entonces estudiante de medicina en París, la instó a reunirse con ella; el trabajo de Manya había contribuido a financiar la carrera de Bronia y entre las dos existía un pacto de reciprocidad. Pero Manya rehusó, cayendo en uno de sus períodos de melancolía. Año y medio más tarde Bronia reiteró la oferta; como los problemas económicos de la familia se habían atenuado lo suficiente como para permitirle disponer de unos ahorros, Manya decidió finalmente aceptar. En otoño de 1891 se instaló en París, dedicándose en un principio a poner al día sus conocimientos; en 1893 consiguió la licenciatura en ciencias físicas y en 1894, ayudada por una beca, se licenció en matemáticas. Los dos primeros años en París fueron de aislamiento en el trabajo y estuvieron marcados por duras privaciones, pero tuvieron la virtud de acabar con sus problemas nerviosos.

Pierre Curie
En abril de 1894 Marie, como ya se hacía llamar, conoció a Pierre Curie. Nacido en París el 15 de mayo de 1859, Pierre Curie era el segundo hijo de un médico humanista y librepensador que había permitido que sus hijos se educaran al margen de la escolaridad tradicional. Junto con su hermano Jacques, tres años mayor que él y a quien le unió una intensa relación emocional durante la infancia y la juventud, Pierre había estudiado física en la Sorbona. Los hermanos Curie habían investigado la posibilidad de transformar la energía mecánica en energía eléctrica en los cristales, publicando en 1880 su primera comunicación sobre el fenómeno que después se conocería como piezoelectricidad; posteriormente ambos demostraron también la posibilidad del efecto contrario (deformación de un cristal por aplicación de una carga eléctrica) y diseñaron un electrómetro de cuarzo piezoeléctrico para medir las corrientes eléctricas de intensidad débil.
En 1882 Pierre fue nombrado jefe de laboratorio de la Escuela Municipal de Física y Química, institución en la que seguía trabajando cuando conoció a Marie y donde se había dedicado al estudio teórico de la simetría. En 1891 emprendió la redacción de una tesis doctoral sobre las propiedades magnéticas de diversas sustancias en función de la temperatura, tesis que presentó en marzo de 1895. Marie asistió a la lectura de la tesis y quedó impresionada; su relación con Pierre Curie duraba desde hacía ya doce meses, durante los cuales él se había mostrado más dispuesto que ella al matrimonio. Finalmente se casaron el 26 de julio de ese año; en 1897 nació su hija Irene, a la que seguiría siete años más tarde otra niña, Eva.

Foto de boda de Pierre y Marie Curie
Tras el nacimiento de su primera hija, Marie Curie se propuso realizar una tesis doctoral, hecho insólito por aquel entonces tratándose de una mujer. El descubrimiento por Röntgen de los rayos X en 1895 y la observación realizada en 1896 por Henri Becquerel de que las sales de uranio, aun protegidas de la luz, emitían rayos que, como los rayos X, penetraban la materia, la decidieron a investigar en su tesis la procedencia de aquella energía que el compuesto de uranio empleaba en oscurecer las emulsiones fotográficas a través incluso de protecciones metálicas. El tema poseía la ventaja de ser un terreno todavía virgen en la investigación científica.

La radiactividad

El director de Pierre Curie aceptó que Marie habilitase como laboratorio una dependencia de la Escuela Municipal de Física y Química que servía de depósito y sala de máquinas. Allí inició Marie Curie sus investigaciones, utilizando el electrómetro inventado por Pierre y su hermano para medir la intensidad de la corriente provocada por los diversos compuestos del uranio y del torio, comprobando inmediatamente que la actividad de las sales de uranio dependía solamente de la cantidad de uranio presente, con independencia de cualquier otra circunstancia. Desde el punto de vista científico, éste fue su descubrimiento más importante, pues demostraba que la radiación no podía proceder más que del átomo propiamente dicho, con independencia de cualquier sustancia añadida o de una reacción química. Pero Marie Curie no se entretuvo en meditar sobre este resultado; extendió sus investigaciones a la pecblenda y a la calcolita encontrándose con que eran más activas que el uranio. De ello dedujo la existencia en esos minerales de otra sustancia nueva, responsable de esa mayor actividad.
Con la ayuda de su marido, Marie Curie procedió a tratar químicamente la pecblenda hasta obtener un producto que resultó trescientas treinta veces más activo que el uranio: en julio de 1898 el matrimonio comunicó sus resultados a la Academia de las Ciencias proponiendo el nombre de «polonio» para el nuevo elemento, cuya existencia confiaban en que fuera confirmada, y utilizando por vez primera el término «radiactivo» para describir el comportamiento de sustancias como el uranio. Pero las investigaciones subsiguientes les hicieron pensar en la existencia todavía de otro elemento nuevo en la pecblenda; tras conseguir que el gobierno austriaco les facilitase la compra de varias toneladas de residuos del mineral procedentes de las minas de Saint Joachimsthal, dedicadas a la explotación del uranio, la existencia del elemento que llamaron «radio», anunciada en diciembre del mismo año, se vio confirmada; su peso atómico quedó establecido por Marie Curie en marzo de 1902 como igual a 225,93.

Marie y Piere Curie en su laboratorio
Mientras tanto, en 1900 las preocupaciones financieras del matrimonio se vieron relativamente aliviadas por el nombramiento de Pierre para una cátedra de física en la Sorbona, por iniciativa del matemático Henri Pincharé; Marie, por su parte, ocupó una plaza de profesora de física en la École Normale Supérieure de Sèvres; sin embargo, su actividad docente les robaba tiempo para sus investigaciones experimentales. Tampoco disponían de facilidades materiales para las mismas; realizadas en precarias condiciones, suponían un esfuerzo físico agotador. Éste se vio agravado por las dolencias derivadas de la exposición a la radiactividad, cuyas consecuencias ignoraban. La radiactividad les produjo lesiones visibles en las manos, y sería en último término la causante de la leucemia a consecuencia de la cual murió Marie Curie.
Irónicamente, las propiedades curativas que, en un principio, se atribuyeron a la radiactividad, contribuyeron a su fama. El reconocimiento científico llegó en 1903 con la concesión de la medalla Davy de la Royal Society y del Premio Nobel de Física, que compartieron con Becquerel. Los Curie no acudieron personalmente a recogerlo a Estocolmo debido a que su salud, en el caso de Marie, se había visto afectada además por la pérdida de un hijo nacido prematuramente.

La fama

Los efectos de la recepción del Nobel resultaron abrumadores para los Curie, que se vieron convertidos en foco de la atención pública por las expectativas despertadas por los fenómenos radiactivos. Con todo le valieron a Pierre la creación en 1904 de una cátedra específica para él, dotada de un laboratorio del que Marie se haría cargo. Ese mismo año, un industrial francés creó una fábrica destinada a la obtención del radio recurriendo a los consejos del matrimonio. Aunque nunca dispusieron de los recursos necesarios para dotarse de un laboratorio adecuado a sus necesidades, los Curie siempre se negaron a patentar la producción comercial de la sustancia.
En 1906 Pierre Curie murió trágicamente en París atropellado por un carruaje; el suceso transformó a Marie en una persona distante hasta de sus amigos (pero no de sus hijas), aunque prosiguió su trabajo y sucedió a su marido en la cátedra que sólo había podido ocupar durante año y medio, convirtiéndose de esta manera en la primera mujer de Francia que accedía a la enseñanza superior. En 1910 publicó el Tratado sobre la radiactividad y en 1911 preparó un patrón internacional del radio que depositó en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de París.
Ese año recibió por segunda vez el Premio Nobel, en esta ocasión de química, por el descubrimiento del radio y del polonio; era la primera vez que un científico merecía por dos veces el galardón. Parece que en la decisión de la Academia Sueca pudo influir que hubiera fracasado la candidatura de Marie Curie para la Academia de las Ciencias francesa, así como el hecho de haber sido víctima de un escándalo periodístico a propósito de su relación sentimental con Paul Langevin, físico francés que había sido discípulo de Pierre Curie.

Irene y Marie Curie en el Instituto del Radio (1921)
En la mayoría de países europeos se empezaron a crear institutos del radio, ante su plausible utilidad en la curación del cáncer. La propia Marie Curie aceptó la dirección honoraria del que se inauguró en Varsovia en 1913; en julio del siguiente año se terminó en París la construcción de un laboratorio consagrado al estudio de la radiactividad, el Instituto del Radio, por un acuerdo entre el Instituto Pasteur y la Sorbona, con una sección dedicada a la investigación médica y otra reservada a la física y la química, dirigida por Marie Curie. Durante la Primera Guerra Mundial creó, con la ayuda de donativos privados, un equipo de expertos en técnicas radiográficas y, con la colaboración de su hija Irene, puso en funcionamiento más de doscientos vehículos radiológicos; madre e hija se desplazaron hasta el frente para enseñar a los médicos los nuevos métodos y técnicas de la radiología.
En mayo de 1921 Marie Curie realizó, en compañía de sus hijas, una gira triunfal por Estados Unidos con objeto de recoger el gramo de radio (valorado por entonces en cien mil dólares) cuya adquisición había hecho posible la suscripción popular promovida por una periodista. A su regreso comenzaron a manifestarse en Marie los primeros síntomas de que padecía cataratas, y la sospecha de que las emanaciones de radio podían producir algo más que quemaduras en los dedos empezó a tomar cuerpo, pese a que la esperanza de que tuvieran un efecto permanente sobre las células cancerosas estaba entonces en su apogeo.

Curie y el físico Robert Millikan en el Congreso
de Física Nuclear de Roma (1931)
En 1922 fue invitada a formar parte de la Comisión para la Cooperación Intelectual creada por la Sociedad de Naciones, de la que ocupó la vicepresidencia. En 1925 su hija Irene contrajo matrimonio con el físico francés Frédéric Joliot; ambos descubrieron en enero de 1934 la radiactividad artificial, descubrimiento por el que recibirían en 1935 el Premio Nobel de química, el tercero de los merecidos por la familia. Pocos meses después del descubrimiento, la salud de Marie Curie se deterioró definitivamente. Creyendo que se trataba de una inflamación de antiguas lesiones tuberculosas, fue conducida a un sanatorio en Sancellemoz; allí se le diagnosticó una anemia perniciosa, y falleció el 4 de julio de 1934. Su hija Irene murió asimismo de leucemia en 1956; su marido reconoció que la muerte era consecuencia de la radiación, aunque sostuvo que la afección hepática que le costaría a él mismo la vida dos años más tarde no tenía nada que ver con la radiactividad.
Cuando, durante la Primera Guerra Mundial, Marie recorrió los hospitales de campaña para ayudar a los cirujanos con las nuevas técnicas radiológicas (gracias a los rayos X podían descubrirse balas y fragmentos de metralla ocultos en los heridos), su ayuda inestimable hizo que se la empezase a llamar "Suprema Bienhechora de la Humanidad". Marie siempre rechazó estas manifestaciones, que consideraba inmerecidas: seguía siendo tan modesta y discreta como cuando sólo era una joven estudiante polaca en la Sorbona. Einstein, que la conoció una vez terminada la guerra y mantuvo con ella una fructífera relación científica, afirmó: "Madame Curie es, de todos los personajes célebres, el único al que la gloria no ha corrompido".

Cronología de Pierre y Marie Curie

1859Nace Pierre Curie en París.
1867Nace Marie Sklodowska en Varsovia.
1882Pierre es nombrado jefe de laboratorio de la Escuela Municipal de Física y Química.
1886-89Marie trabaja como institutriz de los Zorawski en Szczuki.
1891Marie se traslada a París y empieza sus estudios de física en la Sorbona. Pierre emprende la preparación de su tesis doctoral.
1893Marie se licencia en físicas con el número uno de su promoción y, un año después, en matemáticas.
1895Un año después de conocerse, Marie y Pierre contraen matrimonio.
1897Nace su hija Irene.
1898Descubren la radiactividad y dos nuevos elementos, el polonio y el radio.
1900Pierre obtiene la cátedra de física en la Sorbona.
1903Reciben el Premio Nobel de física.
1904Nace su hija Eva.
1906Pierre Curie fallece en París, atropellado por un carruaje. Marie le sucede en su cátedra.
1910Marie publica el Tratado sobre la radiactividad.
1911Marie recibe el Premio Nobel de química.
1914Se crea el Instituto del Radio en París, cuya sección científica dirige Marie.
1914-18Crea un equipo de expertos en radiología para ayudar a los médicos de los hospitales de campaña.
1921Viaja a Estados Unidos. Empieza a deteriorarse su salud.
1925Su hija Irene se casa con el físico Frédéric Joliot.
1934Muere Marie en Sancellemoz.
1935Irene Curie y Frédéric Joliot reciben el Nobel de química por su descubrimiento de la radiactividad artificial.

Pierre y Marie Curie: Descubrimiento de la radiactividad

La radiactividad

La radiactividad consiste en la emisión de radiación procedente de núcleos inestables. Dicha radiación puede producirse en forma de partículas subatómicas (sobre todo, partículas alfa y beta) o en forma de energía (principalmente, rayos gamma). El físico francés Henri Becquerel (1852-1908) descubrió por casualidad la existencia de este tipo de radiaciones en 1896. En las décadas posteriores al descubrimiento de Becquerel, el estudio de la radiactividad dio origen a diversos progresos que revolucionaron la comprensión de la naturaleza de la materia y condujo a la introducción de numerosas aplicaciones prácticas de importancia. Entre estas aplicaciones se incluyen numerosos nuevos aparatos e industrias que comprenden desde las armas y las centrales nucleares hasta una amplia variedad de técnicas médicas utilizadas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

Henri Becquerel
En 1896, cuando estudiaba la relación entre la fluorescencia y la emisión de rayos X en una sal de uranio, Becquerel comprobó que las radiaciones emitidas eran semejantes a los rayos X pero no tenían nada que ver con la fluorescencia, puesto que la emisión no dependía de la exposición de la sal a la luz y sólo era producida por las sales de uranio, mientras que otras sustancias fluorescentes no la emitían. Los rayos emitidos se denominaron rayos Becquerel.
El fenómeno descubierto por Becquerel fue estudiado por los esposos Pierre y Marie Curie, a quienes se deben las contribuciones más importantes al conocimiento del fenómeno. Marie Curie investigó qué elementos emitían rayos Becquerel. Midiendo la intensidad de la radiación emitida por todos los elementos conocidos, encontró que únicamente el torio y el uranio emitían estas radiaciones (actualmente se conocen 40) y bautizó el fenómeno con el nombre de radioactividad (hoy se prefiere la forma radiactividad). La intensidad de la radiación era proporcional a la cantidad de elemento emisor, de lo cual se deducía que el fenómeno era una propiedad atómica. Observó que algunos minerales de uranio eran más activos de lo que hubieran debido serlo si toda la actividad emisora fuera debida al uranio y supuso la existencia de un elemento desconocido con una capacidad emisora muy superior a la del uranio. Esta hipótesis se vio confirmada con el descubrimiento de dos nuevos elementos, el polonio y el radio.
En 1899, Rutherford expuso a la acción de un campo magnético las radiaciones emitidas por un elemento radiactivo. Comprobó que estaban constituidas por dos tipos de partículas: unas poco penetrantes y de naturaleza positiva, que llamó rayos alfa, y otras más penetrantes y de carácter negativo, que llamó rayos beta. En 1900, Paul Ulrich Villard (1860-1934) repitió el experimento usando un campo magnético más potente y descubrió que un porcentaje de la radiación no era desviado por el campo. Se trataba de unos rayos similares a los rayos X a los que Rutherford, en 1903, llamaría rayos gamma; el propio Rutherford demostró que consistían en ondas electromagnéticas.

Ernest Rutherford
Todo núcleo atómico (con excepción del hidrógeno) contiene uno o más protones y uno o más neutrones. Los núcleos de la mayoría de los átomos de carbono, por ejemplo, contienen seis protones y seis neutrones. Los núcleos de los átomos suelen ser estables, es decir, no experimentan espontáneamente ningún cambio. De aquí a cien años, o a un millón de años, un núcleo de carbono conservará exactamente el mismo aspecto que hoy posee. Algunos núcleos, sin embargo, son inestables. Un núcleo inestable es aquel que experimenta espontáneamente algún cambio interno. Al producirse dicho cambio, el núcleo emite una partícula subatómica, o desprende energía, o ambas cosas. Un ejemplo de núcleo inestable es el del carbono-14, un isótopo del carbono cuyo núcleo consta de 6 protones y de 8 neutrones (en lugar de 6). De un núcleo que emite una partícula o que desprende energía se dice que experimenta una desintegración radiactiva o, simplemente, que se desintegra.
No se conoce con certeza qué determina la inestabilidad de un núcleo. Al parecer, algunos núcleos poseen un número excesivo de protones o de neutrones o una cantidad excesiva de energía; estos núcleos restablecen el equilibrio adecuado de protones, neutrones y energía que les corresponde emitiendo una partícula subatómica o desprendiendo energía. En ese proceso, el núcleo varía su composición y puede, efectivamente, convertirse en un núcleo por completo diferente. El carbono-14, por ejemplo, al intentar alcanzar su estabilidad emite una partícula beta. Tras perder esa partícula, el núcleo de carbono-14 consta de 7 protones y 7 neutrones. Pero un núcleo con 7 protones y 7 neutrones ya no es un núcleo de carbono: es el núcleo de un átomo de nitrógeno. Al emitir una partícula beta, el átomo de carbono-14 se ha transformado en un átomo de nitrógeno.
En la mayoría de los casos, las formas de radiación emitidas por un núcleo radiactivo son las partículas alfa, las partículas beta y los rayos gamma. Una partícula alfa es el núcleo de un átomo de helio, que consta de 2 protones y 2 neutrones. Considérese el caso del radio-226. El núcleo de un átomo de radio 226 consta de 88 protones y 138 neutrones; para que dicho núcleo emita una partícula alfa ha de desprenderse de 2 protones y 2 neutrones, que son los que forman la partícula. Tras la emisión de la partícula alfa, el núcleo resultante contiene sólo 86 protones (88 - 2) y 136 neutrones (138 - 2). Este núcleo es el de un átomo de radón, no el de un átomo de radio. Al emitir una partícula alfa, el átomo de radio-226 se ha transformado en un átomo de radón.
Durante muchos años, la emisión de partículas beta por un núcleo fue motivo de perplejidad para los científicos. Una partícula beta es un electrón. El problema reside en el hecho de que los núcleos de los átomos no contienen electrones; éstos se encuentran en el exterior del núcleo, pero no dentro de él. Entonces ¿cómo puede un núcleo inestable emitir una partícula beta (un electrón)? La respuesta es que la partícula beta se produce por la descomposición de un neutrón en el interior del núcleo atómico, formando un protón y un electrón. Un protón transporta una unidad de carga positiva, y un electrón, una unidad de carga negativa. Ello significa que un neutrón, que no transporta carga eléctrica alguna, puede descomponerse formando dos nuevas partículas (un protón y un electrón) cuyas cargas eléctricas suman cero.
Considérese de nuevo el ejemplo del carbono-14 antes mencionado. Un núcleo de carbono-14 se desintegra emitiendo una partícula beta; ello significa que un neutrón del núcleo de carbono-14 se descompone formando un protón y un electrón. El electrón se emite en forma de radiación beta, y el protón permanece en el interior del núcleo; de este modo, el nuevo núcleo contendrá 7 protones (los 6 originales más el nuevo protón) y 7 neutrones (los 8 originales menos el que ha experimentado la descomposición).
En un núcleo inestable, la pérdida de una partícula alfa o beta se acompaña a menudo de la emisión de radiación gamma. La radiación gamma es una forma de radiación de energía elevada; es parecida a la emisión de rayos X, pero con un nivel de energía algo superior. Algunos núcleos inestables pueden desintegrarse emitiendo sólo rayos gamma; tras perder la energía desprendida en forma de radiación gamma, se convierten en estables.

Marie Curie
Muchos elementos radiactivos existen en estado natural; otros tienen "variantes" radiactivas, llamadas isótopos radiactivos. De hecho, todos los elementos más pesados que el bismuto (número atómico 83) son radiactivos; no poseen isótopos estables. Los elementos radiactivos más pesados forman parte de series conocidas como familias radiactivas. Una familia radiactiva es un grupo de elementos en los que la desintegración de un elemento radiactivo produce otro elemento que también es radiactivo. Un ejemplo lo proporciona la familia de elementos procedentes del isótopo uranio-238. Cuando el uranio-238 se desintegra, forma el torio-234; pero el torio-234 es también radiactivo y, al desintegrarse, se convierte en protactinio-23, el cual, a su vez, también es radiactivo y se desintegra formando uranio-234. El proceso continúa a través de once etapas más, hasta que el isótopo polonio-210 se desintegra formando plomo-206, que es estable.
Muchos elementos más ligeros poseen también isótopos radiactivos; entre ellos están el hidrógeno-3, el carbono-14, el potasio-40 y el telurio-123. También es posible conseguir artificialmente isótopos radiactivos. Por lo general, para ello se procede a bombardear un núcleo estable con protones, neutrones, partículas alfa u otras partículas subatómicas. El proceso de bombardeo se puede llevar a cabo en aceleradores de partículas o en reactores nucleares. Cuando una de las partículas utilizadas como proyectiles en el bombardeo choca contra un núcleo estable, puede convertirlo en inestable y, por consiguiente, hacerlo radiactivo.
La radiactividad es ionizante, es decir, la radiación libera electrones de la materia que encuentra en su camino, lo que se aprovecha en los contadores para medir la radiactividad. Esto es también la causa principal de que dicha radiación sea nociva para los organismos vivos. En general, las pequeñas dosis de radiación emitidas por la tierra o el espacio son inofensivas, pero en mayores cantidades provocan graves daños, principalmente en las glándulas sexuales y en los tejidos de la médula ósea donde se fabrican los glóbulos sanguíneos. Esto obliga a adoptar grandes medidas de seguridad en las centrales nucleares, cuyos residuos radiactivos deben almacenarse en recipientes cerrados, a prueba de radiaciones, durante cientos de años.

Obras de Pierre y Marie Curie

Los numerosos escritos dedicados a la radioactividad por Pierre y Marie Curie figuran entre las obras más importantes de la física del siglo XX. Son el resultado de una estrecha colaboración que se remonta a 1895, fecha de su matrimonio. El descubrimiento de la radioactividad fue objeto de una treintena de memorias, publicadas entre 1898 y 1906; seis de estas memorias mencionan la explícita colaboración de Marie; otras citan a sus colegas G. Bémont, G. Sagnac, A. Debierne, H. Becquerel, I. Danne, Dewar, A. Laborde, Ch. Bouchard y V. Balthazard.
Las primeras notas sobre radioactividad escritas en colaboración con su mujer fueron Sobre una sustancia nueva contenida en la pecblenda (Comptes rendus, tomo CXXVII, p. 175; 18 de julio de 1895); esta nota había sido precedida por una anterior (Comptes rendus, tomo CXXVI, p. 1.101), comunicada únicamente por Marie Curie, que exponía la hipótesis de que la gran actividad (superior a la del uranio y del torio) que presentaban ciertos minerales que contenían estos metales (pecblenda, uranita, calcolita), podía deberse a una sustancia contenida en muy pequeña cantidad en estos mismos minerales. Esta primera memoria da a conocer las tentativas iniciales realizadas para aislar esta sustancia nueva a través de reacciones químicas controladas por medio del electrómetro y el cuarzo piezoeléctrico. Midiendo la actividad de los diversos sulfuros obtenidos de la pecblenda, los Curie llegaron a la conclusión de la existencia de un nuevo metal, que llamaron "polonium" como homenaje a la patria de Marie.
La memoria Sobre una nueva sustancia fuertemente radioactiva contenida en la pecblenda (C. R., tomo CXXVII, p. 1.215; 26 de diciembre de 1898), en colaboración con G. Bémont, expone el procedimiento que condujo al descubrimiento del radio, mucho más activo que el polonio. Ninguno de los dos metales había sido todavía aislado en su estado de pureza, pero ya habían sido estudiadas sus propiedades partiendo de sus sales. La memoria Sobre la radioactividad provocada por los rayos de Becquerel (C. R., tomo CXXIX, p. 174; 6 de noviembre de 1899) confirma que la radioactividad inducida no se debe a vestigios de la materia radioactiva transportados en forma de polvo o de vapores, sino a una especie de radiaciones secundarias debidas a los rayos de Becquerel; a diferencia de los rayos secundarios de Röntgen, que nacen bruscamente en el instante mismo en que el cuerpo que los emite es golpeado por los rayos de Röntgen y cesa cuando cesan éstos, la radioactividad inducida se mantiene y no desaparece sino gradual y regularmente.

Marie Curie en el laboratorio
En los Efectos químicos producidos por los rayos de Becquerel (C. R., tomo CXXIX, p. 823; 20 de noviembre de 1899) se señala la transformación del oxígeno en ozono bajo la acción de productos radíferos muy activos y luminosos y la modificación de coloración del platino-cianuro de bario, entre otros fenómenos. La memoria La carga eléctrica de los rayos desprendidos del radio (C. R., tomo CXXX, p. 647; 5 de marzo de 1900) completa una nota precedente que distinguía dos clases de rayos emitidos por el radio, unos que se desviaban por la acción de un campo magnético y otros que no, y afirma que los primeros están cargados de electricidad negativa.
Finalmente, Las nuevas sustancias radioactivas y los rayos que emiten (Rapports présentés au Congrès international de Physique, 1900, tomo III, p. 79), constituye la obra más importante y la más completa de cuantas escribieron sobre este tema; los autores resumen sus trabajos precedentes, proporcionan todos los detalles de sus experiencias y dan los datos numéricos de sus investigaciones.
Una memoria posterior, Sobre los cuerpos radioactivos (C. R., tomo CXXXIV, página 85; 13 de enero de 1902), precisa las hipótesis sobre los orígenes de la energía de la radioactividad. Las numerosas memorias que siguieron a éstas no hacen mención expresa de la colaboración de ambos esposos, que se mantuvo, no obstante, hasta el trágico accidente que puso fin, el 19 de abril de 1906, a lo corta pero gloriosa vida de Pierre Curie (no contaba entonces todavía cuarenta años). Todos estos escritos fueron reunidos, junto con sus restantes obras, en las Obras de Pierre Curie publicadas al cuidado de la Sociedad francesa de Física (París, 1908), con un prefacio de su esposa.

El Tratado sobre la radiactividad de Marie Curie

Publicada en 1910, esta obra surgida de las investigaciones y experimentaciones de la autora fue fundamental para el desarrollo de la física. El descubrimiento de los fenómenos radiactivos daría lugar a una gran revolución en la historia de la ciencia al demostrarse la posibilidad de una desintegración espontánea del núcleo atómico y la consiguiente transformación de un elemento en otro.
El tratado comienza con una reseña sintética, pero completa, de las diferentes propiedades de los electrones y de los rayos Röntgen. Sucesivamente son descritas las curiosas manifestaciones que presentan determinados minerales y que motivaron las primeras investigaciones sobre los cuerpos radiactivos, y se exponen los procedimientos seguidos para aislar los elementos radiactivos, en particular el radio. Los capítulos siguientes contienen la exposición de las propiedades de dichos elementos, entre los que se encuentran, además del radio, el uranio, el torio, el actinio, el ionio y el polonio.
También se estudian las emisiones de los tres tipos de rayos: los rayos alfa (partículas de helio con doble carga positiva), los rayos beta (electrones negativos) y los rayos gamma (rayos X mucho más ricos en energía y por lo tanto mucho más penetrantes que los obtenidos artificialmente), que pueden considerarse como los residuos de la destrucción del núcleo de las sustancias radiactivas, y que, por consiguiente, siempre acompañan a las desintegraciones de tales sustancias.
La autora enumera las propiedades de estas radiaciones y sus efectos, tales como la impresión de las placas fotográficas, la fluorescencia y la fosforescencia provocada en determinadas sustancias o la ionización del aire. Se describen por último las sucesivas transformaciones de los elementos que, desintegrados, dan origen a elementos derivados, los que a su vez generan otros elementos, en una cadena continua que no termina más que con un elemento estable; el tratado detalla en toda su historia las tres familias de elementos radiactivos (el uranio, el actinio y el torio), que terminan todas en un mismo descendiente: el plomo.

Otras obras de Pierre Curie

Los otros escritos de Pierre Curie, pertenecientes a diversas épocas (de 1880 a 1906) habían sido publicados en diferentes revistas y se ocupan de diferentes temas. El primero en el tiempo trata de la determinación de las longitudes de onda de los rayos caloríficos de baja temperatura; otros se refieren a la cristalografía, la piezoelectricidad, la piroelectricidad, la simetría, la formación de los cristales y las constantes capilares, los movimientos amortiguados y las ecuaciones reducidas, la conductibilidad de los dieléctricos sólidos, las propiedades magnéticas de los cuerpos, etcétera.

Pierre Curie
Pierre Curie no fue solamente un experimentador hábil, sino también un inventor de aparatos nuevos, entre ellos unas balanzas de precisión que ofrecen notables características de funcionamiento, un dinamómetro de transmisión óptica, un manómetro piezoeléctrico, nuevas electrómetros de cuadrantes aperiódicos, un vatímetro estático (en colaboración con R. Blondot), un electroscopio para los cuerpos radioactivos y un aparato para la determinación de constantes magnéticas. Sus primeras investigaciones sobre cristalografía habían sido realizadas, en parte, en colaboración con su hermano Jacques.
Todos los escritos de Curie dan muestras del gran cuidado puesto en el texto, de una forma perfecta y de una gran claridad y concisión en la precisa exposición de la materia. La concisión se pone de manifiesto sobre todo en las memorias teóricas sobre las cuestiones de orden y simetría: realiza un estudio completo y muy claro, introduciendo la noción nueva de plano de simetría rotatoria o de traslación, generalizando las leyes de simetría por su aplicación a los estados del espacio creados por los agentes físicos; establece particularmente cuál es la simetría característica que es preciso atribuir a un estado de campo eléctrico y a un estado de campo magnético. En el curso de una larga serie de investigaciones sobre las propiedades magnéticas de los cuerpos, desde la temperatura ordinaria a los 1.400º, estableció para los cuerpos débilmente magnéticos la ley que lleva su nombre (el coeficiente de magnetismo es inversamente proporcional a la temperatura absoluta).
El descubrimiento de la piezoelectricidad, fenómeno en virtud del cual se produce un desarrollo de electricidad en los cristales desprovistos de un centro de simetría bajo la acción de una deformación mecánica, arrastró a los hermanos Curie a una serie de trabajos extremadamente delicados sobre la electrostática, trabajos que desembocaron en el perfeccionamiento de la técnica de las mediciones eléctricas, por medio del electrómetro que lleva su nombre. El cuarzo piezoeléctrico, que permite reproducir una cantidad de electricidad conocida en valor absoluto, puede servir como base para la medida de cantidades de electricidad y como instrumento de medida absoluta de las cargas eléctricas y las corrientes débiles. Sus virtudes prestaron grandes servicios a los Curie en sus investigaciones sobre la radioactividad.
Publicado con fines educativos
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