今天 (11月7日) 是瑪麗·居禮（俗稱居禮夫人）的156歲冥誕，關於她的生平已經有很多文章介紹，大家應該都略知一二，我就不再贅述。倒是上個月我在德意志博物館看到一件居禮夫婦的實驗器材，可以趁這個特別的日子介紹一下。
瑪麗·居禮是在1896年開始研究放射性元素。這年三月，法國物理學家貝克勒（Henri Becquerel）偶然發現和鈾鹽放在一起的密封底片竟曝光了，因而意外發現放射性，不過這並沒有引發研究熱潮，因為大家的目光仍鎖定在侖琴 (Wilhelm Röntgen) 前一年發現的X射線上。瑪麗·居禮決定避開熱潮，選擇放射性這個尚未有人深入探討的全新領域，做為博士論文的題目。
瑪麗的新婚夫婿皮耶·居禮（Pierre Curie）曾在1880年和哥哥一起發現壓電效應，也就是某些晶體受到壓力時會產生電位差，隔年他們兄弟倆又利用壓電效應，發明可偵測微弱電位差的靜電計。瑪麗用這靜電計發現瀝青鈾礦會使周圍的空氣游離而導電，因此可藉此偵測放射性。
如果瀝青鈾礦的放射性來源是鈾，那麼精煉出來的純鈾應該有更強的放射性，沒想到恰恰相反，精煉後的放射性反而只有原來的四分之一。這代表瀝青鈾礦中還有尚未發現的元素，放射性遠大於鈾。於是居禮夫婦費盡千辛萬苦，終於在1898年先後發現兩種放射性元素：釙（polonium，為了紀念她的祖國波蘭）與鐳（radium）。
居禮夫婦繼續嘗試各種放射性的實驗，到了1902年，兩人各自發表與聯手合作的論文多達32篇。1903年，瑪麗·居禮終於獲得博士學位，同年，他們夫婦倆與貝克勒三人共同獲頒諾貝爾物理獎。
上圖就是居禮夫婦在1900年所用的實驗器材，雖然德意志博物館展示的這件是複製品，卻是瑪麗·居禮於1903年為德意志博物館親手打造的。下圖為館內所做的圖解，中文是我自己再加上去的；基本原理如下：
一、 放射性物質造成空氣游離，游離電子蓄積在電容上。
二、 電容接上靜電計後，造成靜電計指針偏移。
三、 接著把砝碼放到壓電元件上，直到石英片因壓電效應而產生的反向電壓，恰好令靜電計的指針歸零。
四、 根據壓電效應公式計算所產生的電荷，即相當於放射性物質所造成的電荷，再除以時間就可做為放射性強度的指標。
參考資料：
