Pierre Curie: La metà silenziosa del matrimonio più celebre della scienza

Il 19 aprile 1906, sotto la pioggia in Rue Dauphine vicino al Quai de Conti, un fisico di quarantasei anni scivolò sotto un pesante carro trainato da cavalli e una ruota gli schiacciò il cranio. Morì all'istante. Tre anni prima aveva condiviso un premio Nobel; qualche tempo prima, si era bruciato deliberatamente il braccio con il radio per scoprire cosa avrebbe fatto ai tessuti viventi. I suoi quaderni sono ancora radioattivi, conservati in scatole rivestite di piombo alla Biblioteca nazionale di Francia, il che è un modo per misurare quanto fosse vicino alla cosa che scoprì.

Un'istruzione senza aula scolastica

Nacque a Parigi il 15 maggio 1859, figlio di Eugène Curie, un medico di discendenza ugonotta dell'Alsazia, e Sophie-Claire Depouilly. L'inclinazione medica e di libero pensiero era profonda: suo nonno Paul Curie era medico e umanista malthusiano, e attraverso sua nonna Augustine Hofer la famiglia faceva risalire la discendenza al matematico Jean Bernoulli. Pierre fu istruito a casa da suo padre piuttosto che essere mandato al liceo, e mostrò fin da subito una facilità insolita per la matematica e — fatto rivelatore per ciò che sarebbe venuto dopo — la geometria, la scienza della simmetria.

Conseguì la licenza in fisica alla Facoltà di Scienze dell'Università di Parigi nel 1878, a diciannove anni, e poi fece ciò che gli uomini brillanti senza mecenati facevano nella Terza Repubblica: lavorò come dimostratore di laboratorio fino al 1882, quando prese in carico il lavoro pratico alla Scuola di Fisica e Chimica Industriale. Non presentò il dottorato fino al 1895, all'età di trentasei anni. In altre parole, per gran parte dei suoi venti e trent'anni, è stato un tecnico che per caso faceva fisica di prim'ordine.

I cristalli

Nel 1880, Pierre e suo fratello maggiore Jacques dimostrarono che comprimere certi cristalli genera un potenziale elettrico. Lo chiamarono piezoelettricità. Nel 1881 mostrarono l'opposto: applicando un campo elettrico, il cristallo si deforma. Per misurare l'effetto costruirono un elettrometro al quarzo piezoelettrico, uno strumento di eccezionale delicatezza che si sarebbe poi rivelato indispensabile in un modo che nessuno dei due fratelli avrebbe potuto prevedere.

Questa non è una curiosità oscura. L'effetto piezoelettrico è il motivo per cui gli oscillatori a cristallo di quarzo mantengono il tempo in praticamente ogni circuito digitale realizzato da allora. I fratelli Curie lo scoprirono quando avevano, rispettivamente, ventuno e ventiquattro anni.

La simmetria e il punto di Curie

Il lavoro di dottorato di Pierre si rivolse al magnetismo, e qui i suoi istinti geometrici pagarono. Progettò una bilancia di torsione di estrema sensibilità per misurare i coefficienti magnetici, poi lavorò sistematicamente attraverso il ferromagnetismo, il paramagnetismo e il diamagnetismo. Stabilì che la suscettibilità paramagnetica varia inversamente con la temperatura — la legge di Curie, con la sua costante di Curie associata — e, più conseguentemente, che ogni sostanza ferromagnetica ha una temperatura critica al di sopra della quale il suo ferromagnetismo semplicemente svanisce. Quella soglia è la temperatura di Curie, e viene ora utilizzata per leggere la storia magnetica dei fondali marini nella tettonica a placche, nel trattamento dell'ipertermia, nella misurazione della caffeina e nell'inferenza dei campi magnetici di altri mondi.

Sotto entrambi i risultati poggiava un principio che articolò in forma generale: un effetto fisico non può possedere una dissimetria assente dalla sua causa. Lo illustrò con della sabbia ordinata in un campo gravitazionale, dove la disposizione direzionale dei granelli riflette l'asimmetria del campo che agisce su di essi. È uno dei ragionamenti fisici più duraturi del XIX secolo, ed è puro Pierre: astratto, geometrico e riguardante ciò che alla natura non è permesso fare.

Marie

Fu presentato a Maria Skłodowska dal fisico Józef Wierusz-Kowalski, che lo accolse nel suo laboratorio come studente. Il suo corteggiamento fu condotto nel registro di un uomo che non aveva mai corteggiato nessuno: "Sarebbe una cosa bella", le scrisse, "se potessimo passare la nostra vita vicini l'uno all'altro, ipnotizzati dai nostri sogni". Lei inizialmente lo rifiutò. Si sposarono il 26 luglio 1895, lo stesso anno in cui lui ottenne finalmente il dottorato.

Dal 1895 i due lavorarono insieme sulla radioattività, una parola che coniarono. Il 26 dicembre 1898, con M. G. Bémont, annunciarono la scoperta del radio e del polonio, isolati tramite il frazionamento della pechblenda in condizioni di laboratorio che erano, secondo ogni resoconto, compreso il loro, spaventose. La History Division dell'American Chemical Society avrebbe conferito a quel documento un premio Citation for Chemical Breakthrough nel 2015, un secolo e passa dopo.

I contributi specifici di Pierre al lavoro sulla radioattività furono tipicamente strumentali e fisici piuttosto che chimici. Usando campi magnetici, mostrò che le emissioni da materiale radioattivo si ordinavano in tre classi: cariche positivamente, cariche negativamente e neutre, che oggi chiamiamo alfa, beta e gamma. Con il suo studente Albert Laborde scoprì che il radio emette calore continuamente, la prima identificazione dell'energia nucleare come fonte. Ed entrambi i Curie si bruciarono deliberatamente con il radio per caratterizzarne l'effetto sulla carne, che è come iniziò la radioterapia e, alla fine, come entrambi si ammalarono.

Riconoscimento tardivo

Nel 1903 la Royal Society lo invitò a presentare il lavoro a Londra, con Lord Kelvin tra il pubblico, e conferì ai Curie la medaglia Davy. Quello stesso anno Pierre condivise il premio Nobel per la fisica con Marie e Henri Becquerel, rendendo i Curie la prima coppia sposata a vincerne uno: l'inizio di una famiglia che ne avrebbe collezionati cinque. Ricevette la medaglia Matteucci nel 1904 e, postuma, la medaglia Elliott Cresson nel 1909. Fu promosso a professore alla Facoltà di Scienze nel 1900, nominato professore titolare nel 1904 ed eletto all'Accademia delle Scienze nel 1905, l'anno prima di morire.

Era un ateo che tuttavia indagò gli esperimenti spiritualisti di Charles Richet e Camille Flammarion, partecipando alla seduta parigina di Eusapia Palladino nel giugno 1905 e prendendo appunti attenti — non per credulità, ma perché pensava che i fenomeni inspiegati potessero avere attinenza con le parti inspiegate del magnetismo.

Perché Pierre è chiamato genio

La qualità è un raro connubio: ragionamento di simmetria astratta unito alla costruzione di strumenti di classe mondiale, nella stessa testa. La maggior parte dei fisici ha l'uno o l'altro. Il principio di dissimetria di Pierre è alta teoria — un vincolo su quali effetti la natura può produrre da una data causa — e proveniva dallo stesso uomo che costruì a mano una bilancia di torsione e un elettrometro al quarzo abbastanza sensibile da rilevare correnti che nessun altro poteva misurare. La temperatura di Curie e la legge di Curie prendono il suo nome perché lui le ha trovate, ma gli strumenti sono l'indizio più profondo: sapeva pensare a cosa cercare e poi costruire l'oggetto che poteva vederlo.

Il contro-argomento merita di essere esposto onestamente, e riguarda principalmente il credito. La scoperta piezoelettrica fu condivisa con suo fratello Jacques, e la divisione del lavoro intellettuale tra loro non è recuperabile. Il lavoro sulla radioattività era il programma di Marie: il frazionamento della pechblenda, la pura fatica chimica, era suo, e Pierre si unì a una linea di ricerca che lei aveva aperto. Era, per temperamento, un uomo distratto e poco mondano che passò diciassette anni come dimostratore e supervisore di laboratorio prima di darsi la pena di un dottorato, il che costò alla fisica francese gran parte dei suoi anni migliori. E morì a quarantasei anni, prima di qualsiasi sintesi tardiva. Ciò che sopravvive non è un sistema, ma una manciata di risultati che si sono rivelati portanti: la piezoelettricità, il punto di Curie, il principio di simmetria, la cernita a tre vie della radiazione.

Eredità

Nell'aprile 1995 Pierre e Marie furono traslati da un cimitero familiare al Pantheon. Il suo nome è ora un'unità di temperatura, una legge, una costante e metà di una dinastia: Irène e Frédéric Joliot-Curie, Ève Curie, Hélène Langevin-Joliot, Pierre Joliot. L'oscillatore al quarzo nel dispositivo su cui stai leggendo questo è anche suo.