Química nuclear I: _{Radiation, half-life, and nuclear reactions}

¿Alguna vez has conocido a alguien que haya tenido cáncer? El cáncer es una enfermedad que hace que las células crezcan sin control y se propaguen a otras partes del cuerpo y es muy difícil de tratar. Se ha registrado a lo largo de la historia, y las momias antiguas incluso muestran evidencia de cáncer. Los pacientes con cáncer y sus familias buscan desesperadamente tratamientos que pongan la enfermedad en remisión.

Muchas veces, los planes de tratamiento incluyen radioterapia, como se muestra en la Figura 1. ¡Imagínese poder disfrutar de meses e incluso años adicionales con un ser querido porque la radiación hizo que sus síntomas de cáncer desaparecieran! No es de extrañar que la gente se maravillara ante este uso particular de la radiación después de su descubrimiento.

En este módulo, aprenderá sobre los isótopos radiactivos y cómo se desintegran para emitir energía que puede usarse en radioterapia. Aprenderá qué son las desintegraciones radiactivas alfa, beta y gamma y cómo se pueden representar mediante modelos de ecuaciones nucleares. Empecemos volviendo al descubrimiento del radio, un isótopo radiactivo.

El descubrimiento de la radiación y el radio.

El radio es uno de los primeros elementos radiactivos descubiertos y todavía se utiliza en la actualidad en el tratamiento del cáncer. El radio fue descubierto por Marie Curie, posiblemente una de las científicas más famosas del mundo. Marie Curie nació como Maria Sklodowska en Polonia en 1867. Sklodowska creció en la pobreza en Varsovia, Polonia. En aquella época, los científicos eran exclusivamente hombres, e incluso el ingreso a la universidad estaba reservado a los hombres. Así fue que, aunque Sklodowska se graduó primera de su clase en la escuela secundaria, se le prohibió asistir a la universidad en Polonia. Al no aceptar ese rechazo como última palabra en su educación, Sklodowska asistió a una “Universidad Voladora” en Polonia, llamada así porque la universidad impartía clases en secreto en lugares cambiantes, incluso en casas privadas, para evitar las restricciones vigentes en ese momento. , como aquellos contra las mujeres que asistan. Marie estaba totalmente comprometida con su educación, de hecho, unos años antes había hecho un pacto con su hermana Bronya: se mudarían a París y Marie trabajaría para ayudar a pagar la educación de Bronya, y luego Bronya haría lo mismo por Marie. . Y así, en 1891, Marie se mudó a París para reunirse con su hermana y asistir a la Sorbona. Sklodowska continuó luchando en París, careciendo de dinero, pero trabajando duro para demostrar su valía como científica. Por un encuentro casual, llegó a trabajar en el laboratorio de un joven científico llamado Pierre Curie. Pierre y Marie eventualmente se casarían y cambiarían el curso de la ciencia con su innovadora investigación sobre el recién descubierto fenómeno de la radiactividad.

Los Curie formaron una familia juntos mientras ambos continuaban con su investigación. A finales de la década de 1890, Marie se enfrentó a un hito: necesitaba elegir un tema para su investigación doctoral y ninguna mujer había obtenido todavía un doctorado en ciencias. La decisión de Curie estuvo influenciada por dos descubrimientos importantes. En 1895, el físico alemán Wilhelm Roentgen descubrió un extraño tipo de radiación, los llamados rayos X, que podían atravesar objetos sólidos e incluso producir imágenes de los huesos de las personas. Y en 1896, el francés Henri Becquerel hizo un descubrimiento único y accidental. Becquerel colocó sales de uranio y placas fotográficas en un cajón del laboratorio durante la noche para usarlas en un experimento. Al día siguiente, se sorprendió al ver que las placas, bastante caras y difíciles de conseguir en ese momento, parecían haber sido expuestas a la luz. Las sales de uranio habían liberado energía para cambiar las placas fotográficas.

Curie optó por estudiar los “rayos de uranio” de Becquerel para su tesis y su trabajo arrojó importantes descubrimientos. Trabajando en un pequeño y húmedo almacén a modo de laboratorio, los experimentos de Marie la llevaron a proponer que los rayos eran una propiedad de los propios átomos de uranio contenidos en las sales y comenzó a probar otros elementos, descubriendo finalmente que el torio también emitía estos extraños rayos. . Curie llamó al fenómeno "radiactividad", basándose en el nombre latino de los rayos.

Pierre estaba tan intrigado por el descubrimiento de Marie que pronto se unió a ella en su trabajo y los Curie buscaron aprender más sobre la radiactividad. Separaron pechblenda, un mineral negro que contiene uranio, para eliminar el uranio. Para su sorpresa, ¡el mineral restante todavía era radiactivo incluso después de eliminar el uranio! Trabajaron laboriosamente para separar un nuevo elemento, el polonio (llamado así por el país natal de Marie, Polonia), del mineral restante. ¡Pero el mineral restante todavía era radiactivo! Quitaron un segundo elemento nuevo que era un millón de veces más radiactivo que el uranio. Llamaron a este elemento radio, utilizando nuevamente el término latino para "rayo".

Separar elementos de la pechblenda fue un trabajo muy duro. Diez toneladas de pechblenda produjeron sólo un miligramo de radio. Sin saberlo, en el proceso, los Curie estuvieron expuestos a altas dosis de radiación y sufrieron enfermedades por radiación mientras trabajaban con el elemento natural más radiactivo jamás descubierto. Estaban crónicamente débiles, tosían y presentaban quemaduras frecuentes en la piel. Sus sacrificios en el laboratorio para descubrir elementos y aprender más sobre la radiactividad finalmente los llevaron a ellos y a Henri Becquerel a recibir el Premio Nobel de Física en 1903, el primer Premio Nobel otorgado a una mujer, por su descubrimiento de la radiación espontánea. En 1911, Marie Curie recibió un segundo Premio Nobel de Química por su trabajo con la radiactividad, siendo la primera persona, y todavía una de las dos únicas, que han ganado dos premios Nobel de ciencia.

Radioactividad

Entonces, ¿qué es exactamente la “radiactividad”? La radiactividad es la liberación espontánea de energía de ciertos átomos. Es lo que observó Becquerel cuando sus placas fotográficas quedaron expuestas y oscurecidas. Y es la misma energía que los Curie no podían ver, pero que los enfermaba y les quemaba las manos. Entonces, ¿cómo se estudia algo que no se puede ver? Ese fue un desafío al que se enfrentaron los científicos que buscaban aprender más sobre la energía liberada por estos procesos.

Una de las primeras pruebas que ayudó a los científicos a descubrir los secretos de la radiación provino de Ernest Rutherford, un físico de la Universidad de Cambridge nacido en Nueva Zelanda y que más tarde se hizo famoso por su trabajo para descubrir la estructura del átomo (consulte nuestro módulo de Teoría Atómica I para obtener más información). más información sobre estos últimos experimentos de Rutherford). Para su trabajo de posgrado en 1898, Rutherford diseñó una serie de experimentos sencillos para estudiar los misteriosos rayos que emanan del uranio. Colocó un número cada vez mayor de láminas de aluminio entre una fuente de uranio y un detector. Rutherford observó que parte de la radiactividad desaparecía si colocaba sólo una fina hoja de papel de aluminio delante del detector. Sin embargo, parte de la radiación viajó y el detector aún pudo verla. Rutherford teorizó correctamente que había al menos dos tipos de partículas radiactivas provenientes de la fuente de uranio. Al primer tipo, que estaba bloqueado por una fina lámina de aluminio, lo llamó radiación alfa. Y al segundo tipo lo llamó radiación beta. Rutherford repitió el experimento muchas veces con diferentes fuentes radiactivas y diferentes láminas metálicas y añadió electroimanes al conjunto para ver si alguna de las partículas que había descubierto estaba cargada. Observó que los rayos alfa eran partículas cargadas positivamente y los rayos beta eran partículas cargadas negativamente.

Paul Villard, un químico francés, llevó el trabajo de Rutherford más allá en 1900. Usó una pantalla de plomo para eliminar los rayos alfa y un campo magnético para eliminar los rayos beta. Y, sin embargo, Villard todavía detectó radiación. Esta radiación era lo suficientemente potente como para viajar a través del plomo y no tenía carga ya que los imanes no la atraían ni la repelían. Rutherford confirmó este descubrimiento y finalmente denominó a este tercer tipo de radiación "rayos gamma".

Estos experimentos comenzaron a descubrir las propiedades de la radiación, pero proporcionaron poca información sobre la causa de la radiactividad. En el momento de su descubrimiento nadie lo sabía. Muchos científicos creían que la radiación era energía que los átomos habían absorbido previamente y que se reemitía. Posteriormente se demostró que esta hipótesis era falsa, y Rutherford y el radioquímico inglés Frederick Soddy encontrarían la respuesta correcta en 1901. La relación de Rutherford y Soddy no comenzó como resultado de una colaboración, sino como resultado de un conflicto. Rutherford había propuesto que la radiación no era energía previamente absorbida, sino que era causada por la ruptura de átomos. Soddy no creía que esto fuera cierto y, de hecho, debatió con Rutherford sobre la idea, motivándolos a trabajar juntos. Rutherford y Soddy comenzaron a trabajar con el elemento radiactivo torio. Observaron que cuando el torio emitía radiación, se liberaba un gas. Recolectaron y estudiaron este gas y se dieron cuenta de que consistía en algo completamente diferente al torio, no un nuevo compuesto químico, sino un elemento completamente nuevo: el elemento radón, que tenía menos partículas subatómicas que el torio. Rutherford y Soddy teorizaron correctamente que las partículas radiactivas eran en realidad parte del elemento original que se liberaba, y cuando estas partículas abandonaban el elemento original, se transformaban en otro elemento, liberando energía en el proceso. Esta “teoría de la desintegración atómica” fue controvertida en su momento. Pero los cuidadosos experimentos y los abundantes datos de Rutherford y Soddy finalmente convencieron a otros del proceso.

Los elementos radiactivos son inestables y se transforman en otros elementos. Si bien los científicos comenzaron a descifrar esto a principios del siglo XX, el descubrimiento del núcleo atómico en 1911 y la observación de los protones en 1919, ambos por Rutherford, ayudaron a los científicos a comprender mejor la radiactividad y sus diferentes formas.

Isótopos radioactivos

Durante las primeras décadas del siglo XX, surgió una visión de la estructura atómica a partir de los numerosos experimentos que se llevaron a cabo y que ayudaron a los científicos a comprender el átomo y la radiación. Los experimentos de Rutherford llevaron a la conclusión de que los átomos tenían núcleos pequeños y densos que contenían los protones del átomo y que los electrones residían fuera del núcleo del átomo. Los científicos también entendieron que la radiación era causada por la expulsión de parte del núcleo del átomo. Pero algunas cosas todavía no cuadraban. Los experimentos con partículas alfa, que ahora se sabía que contenían protones, sugirieron que eran demasiado pesadas para contener sólo protones. Y algo andaba mal con las masas de los átomos. En ese momento, los científicos pudieron medir tanto la carga como la masa de los átomos, y la carga aumentó en distintas proporciones de números enteros, pero la masa no. Si un átomo tenía el doble de protones y electrones que otro, ¿por qué su masa no era también el doble?

Un descubrimiento realizado en 1932 por el científico británico James Chadwick ayudó a responder estas preguntas y arrojó luz sobre el fenómeno de la radiactividad y la estructura atómica. Oportunamente, Chadwick hizo este descubrimiento utilizando la propia radiación. Chadwick bombardeó átomos de berilio con partículas alfa y observó la emisión de una extraña radiación. Esta radiación constaba de una pequeña partícula, pero no tenía carga. Chadwick había descubierto la existencia del neutrón en el núcleo. El neutrón es una partícula neutra con una masa aproximadamente igual a la del protón. El descubrimiento ayudó a explicar muchas cosas. La masa “pesada” de la partícula alfa podría explicarse por la existencia del neutrón, de hecho dos de ellos, en cada partícula alfa. Y ahora podría explicarse la relación entre masa y carga en los átomos. El neutrón también explicó otra observación de Frederick Soddy. Soddy había seguido estudiando la degradación o desintegración de elementos radiactivos y había descubierto que algunos elementos tenían más de una masa atómica. El descubrimiento de Chadwick explicó por qué: los núcleos de diferentes formas del elemento tenían diferente número de neutrones pero el mismo número de protones que otras formas. Debido a que las diferentes formas tenían la misma cantidad de protones, sus propiedades químicas y su ubicación en la tabla periódica eran las mismas. Y por eso una amiga de la familia de Soddy, la Dra. Margaret Todd, sugirió que llamara a las formas de elementos con diferentes masas atómicas “isótopos”, que significa “mismo lugar” en griego.

Los isótopos son átomos de un mismo elemento con diferente número de neutrones. Por ejemplo, el 99% de todo el carbono existe como carbono con una masa atómica de 12. Los átomos de este isótopo de carbono contienen 6 protones y 6 neutrones, que se combinan para darle una masa de 12. Sin embargo, un porcentaje muy pequeño de carbono tiene una masa atómica de 14. Como sigue siendo carbono, tiene que tener 6 protones, entonces la diferencia es que este isótopo contiene 8 neutrones. Los isótopos se indican escribiendo el símbolo del elemento seguido de un guión y la masa. En este caso, el C-12 es el isótopo común y el C-14 es el isótopo menos común. El C-14 también es inestable, lo que significa que sufre desintegración radiactiva, sobre la cual aprenderemos más en un momento.

Otra forma de indicar isótopos es escribiéndolos en notación isotópica. La figura 3 es un modelo de la notación. El símbolo del elemento se escribe con un número en superíndice y un número en subíndice a la izquierda del símbolo. El número en superíndice da la masa atómica; el número en subíndice da el número atómico. La Figura 3 muestra cómo se ve este modelo.

So, for carbon, its two forms would be written as:

Some isotopes of elements are unstable and decay to become smaller, more stable atoms, releasing radiation in the process. These are called “radioisotopes.” For example, carbon-12 is the stable isotope of the element, and C-14 is a radioisotope of carbon.

So let’s take a closer look at the types of radioactive decay that can occur in radioisotopes. Remember that these were identified by Rutherford and Villard, as discussed earlier in this module. The types of radioactive decay still bear the names given to them by these scientists.

“Alpha decay” is the loss of an alpha (α) particle. An alpha particle is the same as a helium nucleus in that it contains two protons and two neutrons. It is represented as \( \ce{^4_2He} \). Remember that the superscript “4” represents the atomic mass of the particle, and the subscript “2” represents the atomic number. Since this particle has two protons and no electrons, it has a charge of +2. The loss of an alpha particle can be represented or modeled with a nuclear equation. For example, Equation 1 gives the nuclear equation model for the alpha decay of radium-226 to become radon-222, a more stable radioisotope. Figure 4 provides a diagram of the decay process.

$$\ce{^236_88Ra} \rightarrow \ce{^222_86Rn} + \ce{^4_2\alpha}$$

Notice a few things about Equation 1. First, as originally observed by Soddy, when radium undergoes radioactive decay, it turns into a smaller element. Second, both atomic mass and atomic number are conserved on the reactant side and the product side. Meaning, the atomic mass on the reactant side, 226, equals the sum of masses on the reactant side (222 + 4 = 226). And this is true for the atomic number as well. The mass on the left, 88, equals the sum on the right (86 + 2). Particles are not lost (or gained) during this decay. The number of particles leaving radium as an alpha particle equals the number of fewer particles that the resulting radon atom contains.

“Beta decay” is the loss of a beta (β) particle. A beta particle turns out to be an electron or \(\ce{^0_-1e}\) with a charge of -1. The loss of a beta particle can also be represented with a nuclear equation. Equation 2 gives the nuclear equation for the beta decay of lead-214 to become bismuth-214, a more stable radioisotope.

$$\ce{^214_82Pb} \rightarrow \ce{^214_83Bi} + \ce{^0_-1e}$$

Take a close look at equation 2. What do you notice? The atomic mass of the starting lead atom and the resulting bismuth atom are the same at 214. But what about the atomic number? It actually increases—how can this be? Well, the electron lost from lead is not released from the electron shells—it is ejected from the nucleus. In beta decay, a neutron itself is unstable and decays by releasing both an electron and a proton. The proton is retained in the nucleus, and thus the atomic number of the resulting element increases. The electron is ejected as the radioactive particle.

“Gamma decay” is the loss of energy only and does not itself lead to a change in the nucleus of an atom. Gamma (γ) rays are often emitted along with alpha and beta particles. Gamma rays are represented as \(\ce{^0_0\gamma}\) in a nuclear equation. Of the three types of radiation we have discussed, gamma rays have the greatest penetrating power because they are pure energy, as shown in Figure 5. Even a thin piece of paper can stop alpha particles; beta particles travel through paper but can be stopped by something denser like aluminum, but thick lead shielding is needed to reduce gamma rays.

Now that we understand these three types of radioactive decay, we can get back to our discussion of radiation therapy. Just how does this work? Two types of radiation therapy are used to treat cancer: external beam radiation therapy and internal radiation therapy. Doctors use medical imaging, like magnetic resonance imaging (MRI), to determine the exact location of cancer cells. They also determine the type of therapy and radiation dosage needed to destroy the cancer cells.

During external beam radiation therapy, a machine, such as a Gamma Knife, is positioned over the patient to precisely release gamma rays at a location over the cancer cells. Gamma rays damage the DNA inside of cells so that, over time, the cancer cells stop dividing and die. External beam radiation therapy is used to treat many types of cancer.

Other types of cancer are treated with internal radiation therapy. A source of radiation is placed by the cancer cells. As the radioactive isotope decays and releases radiation, the cancer cells are killed over time. Brachytherapy uses a solid radiation source; by comparison, systemic therapy uses a liquid source of radiation that travels through the blood.

Cancer treatments may include radiation therapy only or radiation therapy combined with surgery, chemotherapy, or immunotherapy. Doctors recommend treatment on a case-by-case basis.

Let’s review the three types of radiation:

	Alpha (\(\alpha\))	Beta (\(\beta\))	Gamma (\(\gamma\))
Form	particle	particle	energy
Symbol	\(\ce{^4_2He}\)	\(\ce{^0_-1e}\)	\(\ce{^0_0\gamma}\)
Charge	+2	-1	0
Presentation power	Low	Moderate	Very high

While these are the more common types of nuclear decay processes, it’s important to note that there are others. Neutron emission (observed by Chadwick), electron capture, cluster decay, and other types of pathways exist by which nuclear decay can occur.

Punto de Comprensión

Which type of radioactive decay releases the heaviest particles?

a. Beta Incorrect.

b. Alpha Correct!

As you have seen, unstable nuclei release particles and energy as radiation when they undergo nuclear decay. Depending on the element being observed, this process can take fractions of seconds or billions of years. The decay’s speed depends upon how unstable an atom is: Very unstable atoms decay quicker than others. But the nuclei do not all decay at once. Instead, they decay independently and randomly. One cannot predict exactly when a particular nucleus will decay, but the probability of a nucleus undergoing decay can be calculated. When this probability is placed in the context of a unit of time, it is called a “decay constant.” This leads us to a concept for measuring decay over time called “half-life.”

The half-life of a radioisotope is the time required for half of the atoms of the radioactive substance to break down or undergo decay. Mathematically, the amount of a radioactive substance that remains after a certain amount of time can be calculated with the equation shown below (Equation 3).

$$N = N_0e^{-kt}$$

N = amount of radioactive substance remaining

N₀ = initial amount of radioactive substance

e = a constant, approximately 2.71828

k = decay rate/half-life

t = time

Equation 3 tells us that the amount of radioactive material that remains after a given time is a product of the initial amount multiplied by the constant e raised to a negative exponent that is the product of the decay rate (half-life and time elapsed). Let’s see how this works. The Curie’s first isolated radium in their lab, and radium-226 has a half-life of 1,600 years and a decay rate of 0.693. Using the equation, we can calculate how much of a 1.0 g sample of radium-226 remains after 100 years.

$$N = N_0e^{-kt}$$

N = ?

N₀ = 1.0 g

e = a constant, approximately 2.71828

k = 0.693/1600 years

t = 100 years

 

N = (1.0 g) \(e^{-(\frac{0.693}{1600})(100)}\)

N = 0.958g radium-226 remaining

So, it should be no surprise that the Curies’ laboratory notebooks are still radioactive. Even after 100 years, most of the trace amount of radium that contaminated them is still present. The amount remaining can also be determined graphically. Figure 6 is a graph showing the amount of radium-226 remaining over time for a 1g sample. Note that at 1,600 years, or one half-life, half of one gram remains; at 3,200 years, or two half-lives, one-fourth of one gram remains; and at 4,800 years, or three half-lives, only one-eighth of one gram remains. How long will it take for the sample to decay so that only one-sixteenth of one gram remains?

Punto de Comprensión

How much of an original sample of a radioactive element remains after one half-life?

a. 1/2 Correct!

b. 1/4 Incorrect.

Radioisotopes rarely turn into a stable element after just one decay process. Instead, they go through a “decay chain,” or sequence of nuclear reactions, to reach stability. For example, when radium-226 decays, it releases an alpha particle to become radon-222. But radon itself is radioactive and undergoes decay to Polonium. You can see in Figure 7 that the radium decay chain actually contains seven distinct steps. And while the first few steps release alpha particles, beta particles will also be released as the decay chain continues (Figure 7).

What else do you notice in this decay chain (Figure 7)? Each arrow represents a nuclear equation that can be modeled and has its own half-life. Some, like the decay of polonium-218, have a half-life measured in minutes. Others, like the decay of lead-210, have half-lives measured in years. The rate of decay of each different product is independent of others.

Radium-226 is not the only radioactive isotope that goes through a decay chain. Uranium is found naturally in our environment, in rocks, soil, and even water, and there are three naturally occurring radioisotopes of uranium: U-238, U-235, and U-234. More than 99% of all uranium found in the environment is U-238. U-234 makes up less than 1% of the uranium found naturally but gives off more radiation than U-238. And U-235 is the radioisotope used in nuclear reactors and weapons.

Though rare, uranium is an important element. The small amount of radiation emitted by naturally occurring uranium as it decays makes up a significant portion of the background radiation around us all the time. As it turns out, U-238 has a half-life of 4.5 billion years! This means that half of a sample of U-238 changes into a more stable form in 4.5 billion years as the remaining sample continues to break down. Uranium is important to the planet as it releases heat inside the Earth as it decays. Uranium and other natural radioactive elements inside the Earth, like thorium-232 and potassium-40, account for about half of the heat given off deep inside the Earth.

Understanding radioactive decay is especially important to modern science. For example, one way that scientists date very old objects is by radioactive dating. Carbon dating is one example of this. Recall that carbon-14 is a radioactive element, and since all living organisms on earth contain carbon, they also contain traces of C-14. By understanding the decay of this element over time, scientists can date the remains of animals or plants that lived tens of thousands of years ago. To better understand how carbon-14 dating works, you can read our Uncertainty, Error, and Confidence module.

Punto de Comprensión

Why do radioisotopes go through a decay chain?

a. To become less stable Incorrect.

b. To become more stable Correct!

The half-life of radioactive isotopes is also important in radiation therapy. Recall that the Curies observed the effects of radiation on their own health. Radium caused skin burns, leading physicians to believe that tumors could be treated with radium. In 1903, American surgeon Dr. Robert Abbe was one of the first physicians to use radium for experiments in cancer treatment. Abbe found that placing a tumor in contact with a source of radium caused the tumor to stop growing. Physicians continued to experiment to determine the dosage of radium needed and ways to deliver it safely to the patient.

As research about the use of radium and other radioisotopes for treating cancer grew in the early part of the 20th century, findings were published in the prestigious journals of the day, such as the Journal of the American Medical Association. However, this did not mean that all physicians began to learn about this life-saving technique. For example, at the time, African American physicians were barred from joining the American Medical Association due to racist policies, let alone being given a sample of radium for research. So, they formed the National Medical Association in 1895 to share information and released their first journal in 1909. While the African American physicians did not have access to the Journal of the American Medical Association, they relied on pioneers like L. Greeley Brown. Brown was an African American radiologist who had read about the treatment of uterine tumors with radium. In 1918, he published an article in the Journal of the National Medical Association about research on treating uterine tumors with radium to inform his colleagues of the groundbreaking use of radium in treating cancer.

However, not all uses of radium turned out so well. As it became more available in the 1920s, radium was considered a “wonder drug.” Radium salts were placed in all sorts of household products, such as toothpaste, cosmetics, and even water. Figure 8 is an image of a tin that contained cigarettes branded with radium. The thinking went: If radium could shrink cancerous tumors, it must be healthy. Sadly, thousands of people were sickened, and many died due to the careless use of radium in household products. Radium quickly disappeared from household products; however, radium-223 is still used today as a life-saving treatment for bone cancer.

The discovery of radiation, radium, radioactivity, types of radioactive decay, and half-life have all contributed to medical success stories in treating cancer with radiation therapy. This has happened in just over a century of experimentation, research, and innovation. As Madame Curie said in a speech at Vassar College in 1921:

We must not forget that when radium was discovered, no one knew that it would prove useful in hospitals. The work was one of pure science. And this is a proof that scientific work must not be considered from the point of view of the direct usefulness of it. It must be done for itself, for the beauty of science, and then there is the chance that a scientific discovery may become like the radium, a benefit for humanity.