היום לפני: הצילום שפתח את עידן הגרעין

אנרי בקרל (Becquerel) היה דור שלישי לפיזיקאים צרפתים. שם משפחתם חקוק בדברי הימים של המדע בצרפת: שמו של סבו של אנרי, אנטואן, מתנוסס על צדו של מגדל אייפל לצד אחרים מבין המהנדסים והמדענים המובילים של צרפת באמצע המאה ה-19. כמו אביו וסבו לפניו, התעניין אנרי בתכונות האור ובחומרים הפולטים אותו.

בעבודת הדוקטורט שלו, חקר בקרל את תכונות הקיטוב של האור ואת בליעת האור של גבישים. אחד מנושאי המחקר המרכזיים שלו היה תכונות הזַרחוֹרָנוּת (phosphorescence) של חומרים שונים. חומרים אלה פולטים אור בצבע מסוים לאחר שמאירים אותם באור בצבע אחר, אך בשונה מחומרים פלואורסצנטיים, שגם להם תכונה דומה, החומרים הפוספורסצנטיים אינם פולטים את האור מיד, אלא רק זמן-מה לאחר שמאירים אותם. כיום אנו יודעים שמקורן של שתי התופעות בתהליכים קוונטיים המתרחשים באטום, אך בראשית המאה ה-20 הייתה זו תעלומה שהעסיקה מאוד את הפיזיקאים.

ב-1895 גילה וילהלם רנטגן (Röntgen) מגרמניה סוג חדש ובלתי מוכר של קרינה, וכינה אותה "קרינת X" משום שטיבה היה בגדר תעלומה. הגילוי עורר התרגשות רבה בקהילה המדעית, ואנרי בקרל החליט לחקור אם הקרינה הפוספורסצנטית היא סוג של קרינת X. בפברואר 1896 הניח בקרל תרכובת המכילה אורניום על לוח צילום. היה זה לוח מצופה בחומר כימי המשנה צבע כשפוגעת בו קרינה, מהסוג ששימש לצילום לפני העידן הדיגיטלי, וכיום עדיין אפשר לראות התקנים דומים בצילומי רנטגן. בקרל השאיר את מערכת הניסוי שלו חשופה לקרני השמש במשך כמה שעות, ואחר כך פיתח את לוח הצילום. התמונה שהתקבלה הייתה כתם גדול בדיוק במקום שבו הונחה תרכובת האורניום. בקרל הניח שהחומר ספג את קרינת השמש, האיר בתהליך פוספורסצנטי ויצר את התמונה על לוח הצילום. הוא המשיך בניסויים דומים, והיה נראה שהם תומכים בהנחה שלו שאכן הקרינה הפוספורסצנטית דומה מאוד לקרני X.

הכול התנהל על מי מנוחות, עד הניסוי של 1 במרץ. שמי פריז התכסו בעננים שחסמו את קרינת השמש, ואף שבקרל הניח שלא תיתכן פוספורסצנטיות בהיעדר קרני השמש שיעוררו אותה, הוא פיתח את לוח הצילום. לתדהמתו, הוא ראה את אותו כתם שחור שהופיע בצילומים האחרים. סדרת ניסויים נוספים, בין השאר בחשכה מוחלטת ובשימוש בתרכובות אורניום שאינן זרחניות, הבהירו ללא ספק: אין מדובר בפוספורסצנטיות אלא במשהו אחר לגמרי.

בקרל גילה, כמעט במקרה, את הרדיואקטיביות. בתהליך הזה מתפרקים גרעיני אטומים שאינם יציבים והופכים ליסודות אחרים, ותוך כדי כך נפלטים מגרעין האטום חלקיקים שונים וקרינה. בקרל עצמו לא הבין את התופעה ולא ידע מה מקור הקרינה, אך עבודתו משכה מיד את תשומת לבם של מדענים אחרים. שניים מהחלוצים בתחום היו בני הזוג מארי ופייר קירי (Curie), תלמידתו של בקרל ובעלה. הם התחילו לחקור את תרכובות האורניום, ועד מהרה הבינו כי הן מכילות חומרים רדיואקטיביים עוד יותר מהאורניום עצמו. בקרל ובני הזוג קירי קיבלו את פרס נובל בפיזיקה ב-1903 על התגליות שפתחו למעשה את העידן הגרעיני. מארי קירי המשיכה לחקור יסודות רדיואקטיביים, והצליחה לבודד בעמל רב שני יסודות נוספים, רדיום ופולוניום. על עבודתה זו הוענק לה פרס נובל בכימיה ב-1911, ועד היום היא האדם היחיד שקיבל שני פרסי נובל בתחומים מדעיים שונים.

העיסוק בחומרים רדיואקטיביים גבה מחיר כבד מחלוצי התחום. הסכנות הבריאותיות שנשקפו מהקרינה לא היו מוכרות באותה עת. בקרל הלך לעולמו בגיל 55 בלבד, ככל הנראה בשל חשיפה מוגברת לקרינה. מארי קירי מתה בגיל 66, מאנמיה שככל הנראה הייתה תוצאה של סרטן הדם. ייתכן שזה היה גם הגורל הצפוי לפייר קירי, אלמלא דרסה אותו כרכרה למוות כמה שבועות לפני יום הולדתו ה-47.

אנרי בקרל ובני הזוג קירי גילו את הרדיואקטיביות הספונטנית – כלומר תהליך המתרחש מאליו בחומרים מסוימים. הגילוי סלל את הדרך להבנת התהליכים המתרחשים בגרעין האטום ומאפשרים את התפרקותו. לא חלף זמן רב בטרם הבינו מדענים את הפוטנציאל הגלום באפשרות ליזום התפרקויות גרעיניות כדי לייצר אנרגיה. פחות מחצי מאה לאחר תגליתו של בקרל בא לעולם הנשק הגרעיני, המבוסס על אותו תהליך עצמו – ביקוע של גרעיני אטומים המשחרר חלקיקים וקרינה. כמה שנים אחר כך תועל התהליך גם לשימוש חיובי יותר – ייצור חשמל בתחנות כוח גרעיניות. כיום יש לחומרים רדיואקטיביים שימושים רבים גם ברפואה, במחקר מדעי, בתעשייה ובטיסות לחלל.