Phòng thí nghiệm Curie

Nghiên cứu về đặc tính của các chất phóng xạ
Sau phát hiện ban đầu của Becquerel về hiện tượng phóng xạ của urani vào năm 1896-1897, khám phá ra radi và poloni của Pierre Curie và Mari Curie vào năm 1898, các nghiên cứu về các chất phóng xạ diễn ra mạnh mẽ. Các công bố về chủ đề này không ngừng tăng lên. Trong những năm 1920, cộng động nghiên cứu phóng xạ tổ chức hoạt động xung quanh mạng lưới các phòng thí nghiệm quan trọng gồm Viện nghiên cứu Radi của Marie Curie, Viện nghiện cứu của Stefan Meyer ở Vienne, phòng thí nghiệm Cavendish ở Cambridge do Rutherford đứng đầu, và phòng thí nghiệm hóa học Berlin dưới sự điều hành của Otto Hahn và Lise Meitner. Những phòng thí nghiệm này có cách tiếp cận và tiến hành thực nghiệm theo cách khác nhau. Ví dụ như tại Cavendish, các nhà khoa học chủ yếu nghiên cứu những thay đổi của chất phóng xạ về mặt vật lý, các cơ chế và các sản phẩm của quá trình phân rã. Còn ở Berlin các nhà khoa học lại rất thành công trong việc xác định những chất phóng xạ mới và nghiên cứu tính chất vật lý của chúng.

Tại Pháp, phòng thí nghiệm của Marie Curie do trường Đại học Paris và Viện Pasteur thành lập, là phòng thí nghiệm giữ vai trò đặc biệt quan trọng cả về thành tích khoa học lẫn số lượng nhà nghiên cứu. Bà cùng các đồng nghiệp nghiên cứu đặc tính lý hóa của các chất phóng xạ và những ứng dụng của các chất này trong y học. Khi Marie Curie tới làm việc tại phòng thí nghiệm này, bà đã là một nhà khoa học nổi tiếng. Trước đó, bà bắt đầu sự nghiệp trong một nhà kho cũ kỹ của trường vật lý và hóa công nghiệp của Paris (EPCI), nơi Pierre Curie là giáo sư. Chính tại nhà kho ở phố Lhomond này mà vợ chồng Curie năm 1898 đã phát hiện ra poloni và radi.

Liên kết với công nghiệp

Hai lần nhận giải Nobel Marie Curie hai lần nhận giải Nobel: Nobel Vật lý năm 1903 cùng với Henri Becquerel và Pierre Curie và Nobel Hóa học năm 1911. Một số nhà khoa học khác cũng hai lần được trao giải Nobel như Linus Pauling được trao giải Nobel vật lý năm 1954 và Nobel Hòa bình năm 1962, hay John Bardeen giải Nobel vật lý năm 1956 và 1972. Marie Curie là người phụ nữ của những cái đầu tiên: nữ tiến sĩ vật lý đầu tiên tại Pháp, nữ giáo sư đầu tiên của Sorbonne vào năm 1906. Mặc dù đạt được nhiều thành tích, cánh cửa của Viện Hàn lâm Khoa học Pháp vẫn đóng đối với bà. Hồ sơ xin gia nhập của bà vào năm 1911 đã làm dấy lên cuộc tranh cãi về vị trí của phụ nữ trong khoa học tại 5 viện thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học. Cho tới năm 1979, nhà vật lý và toán học Yvonne Choquet Bruhat trở thành nữ viện sĩ đầu tiên của Viện Hàn lâm Khoa học.

Từ rất sớm, phòng thí nghiệm Curie đã tham gia vào việc tách, xác định tính chất hóa học của các chất phóng xạ và tìm các nguồn cung cấp chất phóng xạ. Năm 1898, vợ chồng Curie gặp phải trở ngại: poloni và radi mà họ muốn tách ra từ quặng pechblende chỉ tìm thấy một lượng rất nhỏ. Vì vậy, để có được số lượng radi đủ dùng, họ phải xử lý lượng quặng lớn hơn. Do không gian của phòng thí nghiệm không đủ, họ đã phải nhờ tới Hiệp hội các sản phẩm hóa chất, nơi đã bắt đầu thương mại hóa các dụng cụ đo phóng xạ của Pierre Curie.

Andre Debierne, một cựu học sinh của EPCI và sinh viên dự bị của khoa Khoa học đã đưa những phương pháp tách radi do vợ chồng Curie phát triển vào sản xuất công nghiệp. Nhờ có ứng dụng này, Marie Curie vào năm 1902 đã tách thành công lượng radi đủ để xác định trọng lượng nguyên tử của nguyên tố này.

Mối quan hệ của vợ chồng Curie với bên công nghiệp không chỉ dừng lại ở đây. Từ năm 1904, bà đã hợp tác thường xuyên với Armet de Lisle, một nhà hóa công nghiệp. Sau khi tham khảo ý kiến vợ chồng Curie, ông này đã thành lập tại Nogent sur Marne nhà máy đầu tiên thương mại các sản phẩm phóng xạ, đặt tên là Muối radi (Sels de radium). Pierre và Marie Curie nhiều lần đưa ra lời khuyên cho ông về các phương pháp tách quặng pechblende.

Marie Curie còn thiết lập mối quan hệ với những nhà máy radi khác ở Pháp. Mối quan hệ cũng khá dễ dàng vì nhiều cộng sự của vợ chồng Curie tham gia trực tiếp vào hoạt động công nghiệp, như Jacques Danne, một cộng sự của Pierre Curie, vào năm 1912 cùng với anh trai đã thành lập Hiệp hội radi công nghiệp tại Gif sur Yvette.
Do đắt và hiếm, radi không bao giờ đủ cho nhu cầu của các nhóm nghiên cứu. Nhiều nhóm đã phải nhờ cậy tới phòng thí nghiệm của Curie chuyên tập trung trong lĩnh vực tinh chế. Bà là chuyên gia hàng đầu trong việc tách các chất phóng xạ và đưa phòng thí nghiệm của mình lên vị trí hàng đầu trong tất cả những gì liên quan tới hoạt chất phóng xạ và các ứng dụng của nó.

Đo lường phóng xạ
Phòng thí nghiệm Curie phát triển những dụng cụ và kỹ thuật đo sử dụng tại Pháp trong tất cả các lĩnh vực liên quan tới phóng xạ. Các nhà công nghiệp, khoáng sản và những nhà ứng dụng radi vào chữa bệnh đều phải sử dụng tới các phương pháp phát hiện và đánh giá tia phóng xạ do vợ chồng Curie phát triển.

Tại Pháp nghiệm điện đầu tiên được sử dụng để đo phóng xạ đã được Pierre Curie hoàn thiện vào năm 1900. Tại đại hội về điện và phóng xạ ở Bruxelles, một ủy ban được thành lập để xem xét vấn đề về đo lường đã giao cho Marie Curie thực hiện mẫu đo phóng xạ quốc tế. Các thành viên của Ủy ban cũng đã định ra các quy tắc của hệ thống đo lường và đặt tên cho đơn vị đo xạ khí là “curie”.

Từ khi bắt đầu hoạt động, phòng thí nghiệm của Curie đã nhận được nhu cầu rất lớn từ bên ngoài. Từ việc kiểm tra các muối radi thương mại cho tới các thiết bị dùng trong xạ trị, Marie Curie đáp ứng tất cả những yêu cầu này. Vào cuối năm 1911 bà đã thành lập dịch vụ đo lường trả tiền. Nhưng ngay sau đó đụng chạm với những nguyên tắc của trường đại học là không cho phép các giáo sư thu lợi ích từ các mối quan hệ cá nhân với giới công nghiệp.

Dịch vụ trả tiền của phòng thí nghiệm Curie hoạt động không phép trong 2 năm. Sau đó Marie Curie đã giành được thắng lợi: hiệu trưởng trường đại học đã đồng ý cho bà duy trì dịch vụ này với điều kiện trường đại học kiểm tra tài chính. Nhân viên của phòng thí nghiệm, chủ yếu là phụ nữ, được trả tiền theo đơn đặt hàng. Bộ phận này đã trở thành một phần của phòng thí nghiệm quốc gia về đo lường được thế giới biết đến.

100.000 USD (tương đương với 1 triệu euros ngày nay) là giá của 1 gram radi vào năm 1921. Radi đắt là do khó tách từ quặng urani: cần phải khoảng 10 tấn pechblende mới tách được 1 gram radi. Trong khoảng 1912-1922, Mỹ chỉ tách được 170 gram radi. Nhờ phát hiện ra các mỏ quặng ở Congo, hiệp hội khoáng sản đã cung cấp radi cho thị trường với giá rẻ hơn là 70.000 USD/gram. Sau đại chiến thế giới II, nhu cầu sử dụng radi trong y tế và công nghiệp giảm sút, do vậy giá radi rớt xuống còn 25.000 USD/gram.

Ứng dụng trong y học
Phòng thí nghiệm Curie duy trì các mối quan hệ với cộng đồng y học từ rất sớm. Năm 1901, Pierre Curie đã hợp tác với bác sĩ Henri Danlos tại bệnh viện Saint Louis, Paris, để thử nghiệm phương pháp chữa trị các căn bệnh về da và ung thư nhờ đặc tính của các chất phóng xạ. Tại Viện Radi thành lập năm 1913 do Marie Curie làm giám đốc cũng có hướng nghiên cứu ứng dụng chất phóng xạ trong lĩnh vực sinh học và y tế do bác sĩ Claudius Regaud phụ trách.

Năm 1916, Marie Curie đã cùng nghiên cứu tạo ra đèn khí radon để chữa các vết thương cung cấp cho quân y và các bệnh viện dân sự. Việc sử dụng radi trong lĩnh vực y tế phát triển mạnh mẽ trong những năm 1910-1920. Tuy nhiên, dần dần, người ta nhận ra sự nguy hiểm của các tia phóng xạ. Vào năm 1934, Bộ Lao động Pháp đã xếp những bệnh liên quan tới sản xuất muối radi trong danh sách các bệnh nghề nghiệp. Cách chữa trị này, do vậy, đã không được phổ biến, thậm chí đã bị loại bỏ do tính chất nguy hiểm của radi. Từ những năm 1950, phương pháp xạ trị lại hồi sinh với việc chiếu xạ ở khoảng cách xa và sử dụng các tia phóng xạ nhân tạo.