Maria Sklodowska nasceu na atual capital da Polônia, Varsóvia em 7 de novembro de 1867, quando essa ainda fazia parte do Império Russo. Seu pai era professor de matemática e física numa escola secundária. Marie educou-se em pequenas escolas da região de Varsóvia, obtendo um nível básico de formação científica com seu pai.
Envolveu-se com uma organização estudantil que almejava transformar a ciência e, por isso, foi levada a fugir de Varsóvia - que então era dominada pela Rússia - para a Cracóvia, na época parte do Império da Austria. Em 1881, com a ajuda da irmã, mudou-se para Paris, onde concluiu os seus estudos. Estudando na Sorbonne, obteve licenciatura em física e em matemática. Em 1894 conheceu Pierre Currie professor na Faculdade de Física, com quem no ano seguinte se casou, adotando o sobrenome Curie. Ele ajudou em seus estudos para descobrir elementos quimicos como o radio, o polônio, e a radioatividade.
Em 1896, Henri Becquerel incentivou-a a estudar as radiações emitidas pelos sais de urânio, que por ele tinham sido descobertas. Juntamente com o seu marido, Maria começou, então, a estudar os materiais que produziam tais radiação, procurando novos elementos que, segundo a hipótese que os dois defendiam, deveriam existir em determinados minérios como a pechblenda (que tinha a curiosa característica de emitir ainda mais radiação que o urânio dela extraído). Efetivamente, em 1898 deduziram que haveria, com certeza, na pechblenda, algum componente liberando mais energia que o urânio; em 26 de dezembro do mesmo ano, Maria Skłodowska Curie anunciou a descoberta dessa nova substância à Academia de Ciências de Paris.
Após vários anos de trabalho constante, através da concentração de várias classes de pechblenda, isolaram dois novos elementos químicos. O primeiro foi nomeado polônio, em referência a seu pais nativo, e o outro rádio, devido à sua intensa radiação, do qual conseguiram obter em 1902 0,1 g. Posteriormente partindo de oito toneladas de pechblenda, obtiveram mais 1 g de sal de rádio. Propositalmente, nunca patentearam o processo que desenvolveram. Os termos radioativo e radioatividade foram inventados pelo casal para caracterizar a energia liberada espontaneamente por este novo elemento químico.
Com Pierre Curie e Antoine Henri Becquerel Marie recebeu o Nobel de Física de 1903, "em reconhecimento aos extraordinários resultados obtidos por suas investigações conjuntas sobre os fenômenos da radiação, descoberta por Henri Becquerel". Foi a primeira mulher a receber tal prêmio.
Marie Curie conseguiu que seu marido, Pierre Curie, se tornasse chefe do Laboratório de Física da Sorbonne. Doutorou-se em Ciências em 1903 e após a morte de Pierre Curie em 1906 em um acidente rodoviário, ela ocupou o seu lugar como professora de Física Geral na Faculdade de Ciências. Foi a primeira mulher a ocupar este cargo. Foi também nomeada Diretriz do Laboratório Curie do Instituto do Radium, da Universidade de Paris, fundado em 1914.
Oito anos depois, recebeu o Nobel de Química de 1911, «em reconhecimento pelos seus serviços para o avanço da química, com o descobrimento dos elementos rádio e polônio, o isolamento do rádio e o estudo da natureza dos compostos deste elemento». Com uma atitude generosa, não patenteou o processo de isolamento do rádio, permitindo a investigação das propriedades deste elemento por toda a comunidade científica. Foi a primeira pessoa a receber duas vezes o prêmio Nobel.
Durante a Primeira Guerra Mundial, Curie propôs o uso da radiografia móvel para o tratamento de soldados feridos. Marie Curie morreu perto de Salanches, França, em 1934 de leucemia devido, seguramente, à exposição maciça a radiações durante o seu trabalho. Sua filha mais velha, Irène Joliot-Curie recebeu o Nobel de Química de 1935 ano seguinte à morte de Marie.
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