Pierre Curie: Die stille Hälfte der berühmtesten Ehe der Wissenschaft

Am 19. April 1906 rutschte ein sechsundvierzigjähriger Physiker im Regen auf der Rue Dauphine in der Nähe des Quai de Conti unter einen schweren Pferdewagen, und ein Rad zerquetschte seinen Schädel. Er starb sofort. Drei Jahre zuvor hatte er einen Nobelpreis geteilt; irgendwann davor hatte er sich absichtlich selbst mit Radium am Arm verbrannt, um herauszufinden, was es mit lebendem Gewebe anstellen würde. Seine Notizbücher sind immer noch radioaktiv und werden in bleigefütterten Boxen in der Bibliothèque nationale de France aufbewahrt – eine Art zu messen, wie nah er der Sache stand, die er entdeckte.

Eine Bildung ohne Klassenzimmer

Er wurde am 15. Mai 1859 in Paris als Sohn von Eugène Curie, einem Arzt hugenottischer Abstammung aus dem Elsass, und Sophie-Claire Depouilly geboren. Die medizinische und freigeistige Ader war tief verwurzelt: Sein Großvater Paul Curie war Arzt und Malthusianer, und über seine Großmutter Augustine Hofer stammte die Familie vom Mathematiker Jean Bernoulli ab. Pierre wurde zu Hause von seinem Vater unterrichtet, anstatt auf ein Lycée geschickt zu werden, und zeigte früh eine ungewöhnliche Begabung für Mathematik und – bezeichnend für das, was später kommen sollte – Geometrie, die Wissenschaft der Symmetrie.

Er machte 1878 mit neunzehn Jahren seinen Abschluss in Physik an der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Paris und tat dann das, was brillante Männer ohne Mäzene in der Dritten Republik taten: Er arbeitete bis 1882 als Labordemonstrator, als er die Leitung der praktischen Arbeit an der Schule für Physik und industrielle Chemie übernahm. Er reichte seine Promotion erst 1895 im Alter von sechsunddreißig Jahren ein. Mit anderen Worten: Er war die meiste Zeit seiner Zwanziger und Dreißiger ein Techniker, der zufällig erstklassige Physik betrieb.

Die Kristalle

Im Jahr 1880 demonstrierten Pierre und sein älterer Bruder Jacques, dass das Zusammendrücken bestimmter Kristalle ein elektrisches Potenzial erzeugt. Sie nannten es Piezoelektrizität. 1881 zeigten sie das Gegenteil: Legt man ein elektrisches Feld an, verformt sich der Kristall. Um den Effekt zu messen, bauten sie ein piezoelektrisches Quarz-Elektrometer, ein Instrument von außergewöhnlicher Feinheit, das sich später als unverzichtbar erweisen sollte, auf eine Weise, die keiner der Brüder hätte voraussehen können.

Dies ist keine obskure Kuriosität. Der piezoelektrische Effekt ist der Grund, warum Quarzkristalloszillatoren in praktisch jedem digitalen Schaltkreis, der seitdem hergestellt wurde, die Zeit halten. Die Curie-Brüder fanden ihn, als sie einundzwanzig bzw. vierundzwanzig Jahre alt waren.

Symmetrie und der Curie-Punkt

Pierres Doktorarbeit wandte sich dem Magnetismus zu, und hier zahlten sich seine geometrischen Instinkte aus. Er entwarf eine Torsionswaage von extremer Empfindlichkeit zur Messung magnetischer Koeffizienten und arbeitete dann systematisch den Ferromagnetismus, Paramagnetismus und Diamagnetismus ab. Er stellte fest, dass die paramagnetische Suszeptibilität umgekehrt proportional zur Temperatur variiert – das Curie-Gesetz mit seiner zugehörigen Curie-Konstante – und, noch konsequenter, dass jede ferromagnetische Substanz eine kritische Temperatur hat, oberhalb derer ihr Ferromagnetismus einfach verschwindet. Dieser Schwellenwert ist die Curie-Temperatur, und er wird heute verwendet, um die magnetische Geschichte des Meeresbodens bei der Plattentektonik zu lesen, bei der Hyperthermiebehandlung, bei der Messung von Koffein und bei der Ableitung der Magnetfelder anderer Welten.

Unter beiden Ergebnissen lag ein Prinzip, das er in allgemeiner Form artikulierte: Ein physikalischer Effekt kann keine Dissymmetrie besitzen, die seiner Ursache fehlt. Er illustrierte dies mit Sand, der in einem Gravitationsfeld sortiert wurde, wo die richtungsabhängige Anordnung der Körner die Asymmetrie des Feldes widerspiegelt, das auf sie einwirkt. Es ist eines der langlebigsten physikalischen Argumente des neunzehnten Jahrhunderts, und es ist reiner Pierre – abstrakt, geometrisch und darüber, was die Natur nicht tun darf.

Marie

Er wurde vom Physiker Józef Wierusz-Kowalski mit Maria Skłodowska bekannt gemacht und nahm sie als Studentin in sein Labor auf. Sein Werben wurde im Ton eines Mannes geführt, der noch nie jemanden umworben hatte: „Es wäre eine schöne Sache“, schrieb er ihr, „wenn wir unser Leben nah beieinander verbringen könnten, hypnotisiert von unseren Träumen.“ Sie lehnte ihn zunächst ab. Sie heirateten am 26. Juli 1895 – demselben Jahr, in dem er endlich seinen Doktortitel erhielt.

Ab 1895 arbeiteten beide gemeinsam an der Radioaktivität, einem Wort, das sie prägten. Am 26. Dezember 1898 gaben sie mit M. G. Bémont die Entdeckung von Radium und Polonium bekannt, isoliert durch die Fraktionierung von Pechblende unter Laborbedingungen, die nach jedem Bericht, einschließlich ihres eigenen, entsetzlich waren. Die History Division der American Chemical Society verlieh diesem Papier 2015, ein Jahrhundert und etwas später, den Citation for Chemical Breakthrough Award.

Pierres spezifische Beiträge zur Radioaktivitätsarbeit waren charakteristischerweise eher instrumentell und physikalisch als chemisch. Unter Verwendung von Magnetfeldern zeigte er, dass die Emissionen von radioaktivem Material in drei Klassen unterteilt waren – positiv geladen, negativ geladen und neutral, die wir heute Alpha-, Beta- und Gammastrahlen nennen. Mit seinem Studenten Albert Laborde fand er heraus, dass Radium kontinuierlich Wärme abgibt, die erste Identifizierung von Kernenergie als Quelle. Und beide Curies verbrannten sich absichtlich mit Radium, um dessen Wirkung auf das Fleisch zu charakterisieren, was der Beginn der Strahlentherapie war und letztendlich dazu führte, dass beide krank wurden.

Späte Anerkennung

Im Jahr 1903 lud ihn die Royal Society ein, die Arbeit in London vorzustellen, mit Lord Kelvin im Publikum, und verlieh den Curies die Davy-Medaille. Im selben Jahr teilte sich Pierre den Nobelpreis für Physik mit Marie und Henri Becquerel, was die Curies zum ersten Ehepaar machte, das einen gewann – der Beginn einer Familie, die fünf sammeln würde. Er erhielt 1904 die Matteucci-Medaille und posthum 1909 die Elliott Cresson-Medaille. Er wurde 1900 zum Professor an der naturwissenschaftlichen Fakultät befördert, 1904 zum ordentlichen Professor ernannt und 1905, ein Jahr vor seinem Tod, in die Akademie der Wissenschaften gewählt.

Er war ein Atheist, der dennoch die spiritistischen Experimente von Charles Richet und Camille Flammarion untersuchte, im Juni 1905 an der Pariser Sitzung von Eusapia Palladino teilnahm und sorgfältige Notizen machte – nicht aus Leichtgläubigkeit, sondern weil er dachte, ungeklärte Phänomene könnten für die ungeklärten Teile des Magnetismus von Bedeutung sein.

Warum Pierre ein Genie genannt wird

Die Qualität ist eine seltene Paarung: abstraktes Symmetriedenken gepaart mit erstklassigem Instrumentenbau im selben Kopf. Die meisten Physiker haben das eine oder das andere. Pierres Dissymmetrie-Prinzip ist hohe Theorie – eine Einschränkung dessen, welche Effekte die Natur aus einer gegebenen Ursache hervorbringen kann – und es kam von demselben Mann, der von Hand eine Torsionswaage und ein Quarz-Elektrometer baute, die empfindlich genug waren, um Ströme zu erkennen, die niemand sonst messen konnte. Die Curie-Temperatur und das Curie-Gesetz sind nach ihm benannt, weil er sie fand, aber die Instrumente sind der tiefere Hinweis: Er konnte darüber nachdenken, wonach er suchen musste, und dann das Ding bauen, das es sehen konnte.

Der Gegenfall ist es wert, ehrlich dargelegt zu werden, und er dreht sich meist um die Anerkennung. Die piezoelektrische Entdeckung wurde mit seinem Bruder Jacques geteilt, und die Aufteilung der geistigen Arbeit zwischen ihnen ist nicht rekonstruierbar. Die Arbeit zur Radioaktivität war Maries Programm – die Pechblendenfraktionierung, die reine chemische Knochenarbeit war ihre Sache, und Pierre schloss sich einer Forschungslinie an, die sie eröffnet hatte. Er war von Temperament her ein geistesabwesender und weltfremder Mann, der siebzehn Jahre als Demonstrator und Laborleiter verbrachte, bevor er sich um eine Promotion bemühte, was der französischen Physik einen Großteil seiner besten Jahre kostete. Und er starb mit sechsundvierzig Jahren, vor jeder späten Synthese. Was überlebt, ist kein System, sondern eine Handvoll Ergebnisse, die sich als tragfähig erwiesen: Piezoelektrizität, der Curie-Punkt, das Symmetrieprinzip, die Drei-Wege-Sortierung der Strahlung.

Vermächtnis

Im April 1995 wurden Pierre und Marie von einem Familienfriedhof ins Panthéon überführt. Sein Name ist heute eine Temperatureinheit, ein Gesetz, eine Konstante und die halbe Dynastie – Irène und Frédéric Joliot-Curie, Ève Curie, Hélène Langevin-Joliot, Pierre Joliot. Der Quarzoszillator in dem Gerät, auf dem Sie dies lesen, ist ebenfalls sein Werk.