Wetenschappelijke ontdekkingen kunnen tergend langzaam gaan, maar in de jaren 1890 ging het snel. Enkele dagen voor Kerstmis in 1895 werden in Duitsland röntgenstralen ontdekt. Enkele maanden later, tijdens zijn onderzoek naar deze nieuwe röntgenstraling, ontdekte de Franse natuurkundige Henri Becquerel bij toeval een ander nieuw mysterieus type straling toen hij straling detecteerde die afkomstig was van uranium.
Vele wetenschappers, artsen en uitvinders – waaronder Thomas Edison – waren gefascineerd door röntgenstraling en het vermogen ervan om het onzichtbare waarneembaar te maken. Maar Marie Curie, een jonge in Polen geboren doctoraal studente aan de Universiteit van Parijs, vermoedde dat er veel meer te ontdekken viel van Becquerel’s “uranische stralen”.
Zij kwam tot deze conclusie op grond van een merkwaardige waarneming. Bij het testen van talloze gesteenten en mineralen op stralingsemissies, met behulp van meetapparatuur die was uitgevonden door haar man Pierre en zijn broer Jacques, merkte zij dat uraniumertsen meer straling afgaven dan zuivere monsters van uranium. Al snel zette Pierre, een professor in de natuurkunde aan de universiteit, zijn eigen onderzoek opzij om haar te helpen verklaren waarom.
In juli van 1898 toonden zij aan dat het erts een nieuw element bevatte dat een soortgelijke straling afgaf. Ze noemden het polonium, naar Marie’s geboorteland, en bedachten daarbij de term “radioactiviteit”. Het werd de Curies echter duidelijk dat er nog een andere stof in de ertsen zat die aanzienlijk radioactiever was dan uranium of polonium. De uitdaging was nu uit te vinden wat.
Entdek radium
De ontdekking van radium was hard werken. Bijtende zuren, sterke alkaliën en hard werk waren nodig, want de Curies voerden vele scheidingen uit om de minuscule hoeveelheden radium uit de ongeveer 30 andere aanwezige elementen te halen. Zij werkten met een erts dat pekblende werd genoemd en dat afkomstig was uit een mijn in het Ertsgebergte, dat Duitsland scheidt van Tsjechië, in wat toen nog deel uitmaakte van het Oostenrijkse keizerrijk.
De universiteit had hun voor hun werk alleen een loods naast de afdelingen scheikunde en natuurkunde ter beschikking gesteld. Dit was de koude en vochtige omgeving waarin zij moesten malen, pletten, oplossen, neerslaan, filtreren, wassen en nauwgezet meten wat zij vonden. Op 21 december van dat jaar hadden zij de ontdekking gedaan. Op tweede kerstdag werd ze gepubliceerd in een voordracht voor de Académie des Sciences françaises:
De nieuwe radioactieve stof bevat zeker een zeer groot deel barium; desondanks is de radioactiviteit aanzienlijk. De radioactiviteit van radium moet dan enorm zijn.
Deze stof is het meest radioactieve natuurlijke element, een miljoen keer meer dan uranium. Het is zo radioactief dat het een lichtblauwe gloed afgeeft. Toch zouden de Curies nog drie jaar nodig hebben om een zuiver radiumzout te produceren. Nadat ze aanvankelijk met 100 g erts hadden gewerkt, wat overeenkomt met een tiende van een zak suiker, hadden ze een ton erts nodig om slechts een tiende van een gram radiumdichloride te isoleren. Voor dit werk kregen zij in 1903 de Nobelprijs voor natuurkunde, die zij deelden met Becquerel.
Pierre kwam tragisch om het leven bij een busongeluk in 1906 (hij was ook ernstig onwel geworden door de effecten van zijn werk met straling). Marie Curie nam zijn professoraat over en zette hun onderzoek voort, isoleerde later zuiver radiummetaal en ontving in 1911 de Nobelprijs voor de Scheikunde.
Radium met alles
De hausse en baisse van radium in de eerste drie decennia van de 20e eeuw blijft een van de grote waarschuwingsverhalen van onze tijd. Een van de vele publicaties die de Curies in de jaren na de ontdekking van radium publiceerden, toonde aan dat radium kanker kon behandelen door kankercellen sneller te doden dan gezonde cellen. Het werd gebruikt als een van de eerste bestralingsbehandelingen voor kanker en andere huidziekten.
De vreemde blauwe gloed van het metaal overtuigde sommigen er echter van dat het nog andere voordelen had. Het werd op grote schaal gebruikt in kwakzalverijen en elixers, van therapeutisch water tot zeep tot chocoladerepen, waarbij de koper alleen veilig was als de mengsels helemaal geen radium bevatten.
Onder andere toepassingen gebruikten ondernemers radium om “glow-in-the-dark” verf te maken. Dit leidde tot de tragedie van de radiumschilders in New Jersey – een maar al te bekend verhaal over de belofte van winst boven veiligheid, en ontkenning van de feiten. Fabrieksarbeiders, meestal jonge meisjes op zoek naar een onafhankelijk inkomen, kregen het metaal binnen terwijl ze de verf op de wijzerplaten aanbrachten. Het radium hechtte zich aan hun botten, net als zijn chemische neefje calcium, en verwondde, verminkte en doodde veel van de naar schatting tweeduizend arbeiders die op het hoogtepunt van de productie werkzaam waren.
De radiumindustrie raakte in verval toen men zich halverwege de jaren twintig zorgen begon te maken over de gezondheid. Het is nog steeds aanwezig in de besmette grond en het land rond de oude winnings- en industriegebouwen in Denver, Pittsburgh en New Jersey. Het Verenigd Koninkrijk heeft nog steeds te maken met de erfenis van met radium beschilderde wijzerplaten die in de Tweede Wereldoorlog werden gebruikt. Dalgety Bay in Fife is slechts één van de gebieden die zijn getroffen door radium dat afkomstig is van oude afvalstortplaatsen. Vroeger was het de uitdaging om deze begraven schat te ontginnen, nu ligt de nadruk op het veilig behandelen ervan als begraven afval.
Marie Curie maakte het tot haar levensdoel om uit te zoeken wat radioactiviteit was, wat het veroorzaakte en wat het kon betekenen voor de aard van de materie. Dit heeft vrijwel zeker bijgedragen tot haar dood aan leukemie op 66-jarige leeftijd, hoewel zij de enige wetenschapper is die zowel in de natuurkunde als in de scheikunde een Nobelprijs heeft gekregen. Ze werd een mijlpaal voor vrouwen in de wetenschap, en het element curium werd later naar haar vernoemd.
Heden ten dage wordt radium nauwelijks nog gebruikt in de geneeskunde, afgezien van de behandeling van enkele specifieke vormen van botkanker. Het was te duur en te zeldzaam om op grote schaal als grondstof voor bestralingstherapie te dienen, en werd vervangen door alternatieven als radongas en later een isotoop van kobalt. Stralingstherapie en de kennis over radioactiviteit die de ontdekking van radium met zich meebracht, blijven echter enorm belangrijk. Het verhaal van radium weerspiegelt dat van straling zelf – een tweesnijdend zwaard, met grote voordelen die altijd moeten worden afgewogen tegen het potentieel voor enorme schade.