Az ezernyolcszázas évek második felében több fizikus is foglalkozott a kor egyik nagy kérdésével: a fény természetével, valamint az elektromos tér, a mágnesesség és a fény összefüggéseivel. Az ezzel kapcsolatos kutatások során többen is tapasztalták, hogy amikor a katódsugarakat vizsgálják, és áram alá helyezik a kísérletekhez használt kisülési csöveket, a közelben lévő fényképezőlemezek annak ellenére elszíneződnek, hogy gondosan fekete papírba csomagolták őket.
A legtöbb kutató nem foglalkozott ezzel a jelenséggel, vagy inkább csak kiküszöbölni akarta. Wilhelm Conrad Röntgen azonban vizsgálni kezdte. És ettől kezdve nemcsak a kisülési csövekkel foglalkozott, hanem azzal is, hogy mi történik a csövek körül.
|
| Ilyen volt a Geissler-cső. Johann Heinrich Wilhelm Geissler (1815-1879) német üvegtechnikus volt, aki föltalált egy higanyos szivattyút, a csövek működtetéséhez szükséges vákuum előállítására. Ezzel azonnal nagy tételben tudta gyártani a gázkisülési csövet, amelyet Plücker 1854-ben fölfedezett. A Geissler-csőben néhány száz Pascal nyomásnál a katód és az anód közé kapcsolt nagyfeszültség hatására világító gázoszlop alakul ki. |
|
Miért kísérleteztek katódcsövekkel?
Ahhoz, hogy megértsük, miért váltak fontosakká egyáltalán a kisülési csövek, vissza kell mennünk a 19. század közepéig, amikor a gázok vezetési jelenségeinek vizsgálatai hoztak érdekes eredményeket. A kutatók azt tapasztalták, hogy a kisnyomású gázok nagyfeszültség hatására, sajátos fényjelenségek kíséretében elektromosan vezetővé váltak. Emellett az a vákuum, amelyet a kísérletekhez használt csövekben hoztak létre, szintén elektromos vezetőnek bizonyult.
Az elektromosságot a katódból kiinduló sugárzás formájában képzelték el. A jelenség tisztázásán fizikusok sokasága dolgozott, s a 19. század végére fontos eredményekre jutottak a katódsugárzás természetét illetően. Sokak egymásra épülő eredményei után Joseph John Thomson mondta ki elsőként (1897-ben), hogy a sugárzásban ún. elektron van jelen, tiszta formában.
Ezt az elnevezést egyébként az elektromos vezetésben már többen is alkalmazták, de a természetével sokáig nem voltak tisztában. Néhány évvel a felfedezés után azonban már a gyakorlati felhasználásán gondolkodtak, és az egykor még kutatási tárgyként szolgáló katódsugárcső később hosszasan minden lakásban jelen volt, ahová tévékészüléket vittek be. Emellett a számítógépek képernyőinek nagy részén is sokáig elektronnyaláb formázta meg a képet.
Hogy került a képbe a kertkapu kulcsa?
Röntgent megelőzően tehát Joseph John Thomson azt már bebizonyította, hogy a katódsugár valójában elektronnyaláb, de ezzel még nem tudtak meg mindent erről a jelenségről, tehát tovább kísérleteztek. A kísérletek célja az anyag atomos szerkezetének megismerése volt az elektromosság jelenségén keresztül. Röntgen is a katódsugarat vizsgálta, amikor több meglepő kísérőjelenségre figyelt fel.
November nyolcadikán azt vette észre, hogy azon a fotólemezen, amely az asztal alsó fiókjában feküdt fekete csomagolópapírba csavarva és egy bőrtokba téve, egyszer csak megjelent egy kulcs képe, mintha ráfényképezték volna. De hát honnan kapott fényt a lemez, és milyen kulcs képe volt rajta?! A kulcsot hamar megtalálta, mert eszébe jutott, hogy kihúzza a felső fiókot is, és abban valóban benne volt az egy évvel azelőtt ott felejtett kertkapu kulcsa. A lemezt bevilágító fény iránya tehát már megvolt (felső fiók-alsó fiók), a konkrét kulcs is, már csak rejtély kulcsát kellett megtalálni: rá kellett jönni, hogy honnan érkezett az a fény, amely ráfényképezte a lemezre a fém tárgyat.
Röntgen gondolatban húzott egy egyenest a két fiókon keresztül, és az egyenesnek pontosan a végén helyezkedett el a falon a kísérlet Crookes-cső (a katódsugárzás csöve). A fény tehát a Crookes-csőből érkezett, ám nem volt látható, Röntgen ezért egy titokzatos, és ezek szerint láthatatlan fényt kezdett el keresni. És mivel a fény ismeretlen volt, a számításokban pedig az ismeretlent X-szel jelölik, X-fénynek nevezte el. (A világ egy részén ma is X-ray néven ismerik a röntgensugarat.)
Egyelőre egyetlen tulajdonságát ismerte: a kulcson, vagyis a fém tárgyon nem haladt át, hiszen az a rész sötét maradt a fotólemezen. De vajon milyen tulajdonságai vannak még?
Hogyan lépett tovább Röntgen az ismeretlen sugár keresésében?
Röntgennek eszébe jutott, hogy mindezek mellett a laboratóriumban lévő, fluoreszkáló só pedig világítani kezdett, valahányszor bekapcsolta a csövet. A kísérletezéshez tehát a továbbiakban ezt a sót – a bárium-platina-cianidot – használta fel reagáló, s ennek révén remélhetőleg a jelenségre rávezető anyagként.
A laboratóriumban kifüggesztett egy olyan ernyőt, amelyet ezzel a fluoreszkáló bárium-platina-cianiddal vont be, majd bekapcsolta az ernyőre irányított csövet. Ekkor a papír halvány zölden világítani kezdett.(Röntgen valószínűleg teljes sötétségben dolgozott).
|
|
Röntgen az általa fölfedezett sugárról tartott előadásán egy neves anatómus, Rudolf von Kölliker kezéről készített felvételt. A gyűrű látványosan jelzi az ujjak és a tenyér határát. Az előadás után Kölliker volt az, aki javasolta, hogy az X-sugarat nevezzék el Röntgenről.
|
|
Először egy deszkát, majd egy jegyzetfüzetet tett a papír elé, de ettől semmilyen lényeges változás nem történt. Amikor azonban (a kulcs mintájára) egy vaslemezt tartott a papír elé, meglepődve látta, hogy a papír fekete maradt a vaslemez helyén, és csak a többi részén világított. A láthatatlan fény tehát a vason nem hatolt át, ugyanakkor a saját bőrén és húsán meg igen, hiszen egyúttal azt is látta, hogy a vaslemezt tartó kezének egésze nem, de a csontjai annál inkább árnyékot vetettek a képen. Amikor az ujjait megmozgatta, az azokat körülvevő zöld körvonal ugyanúgy mozgott.
Ez éppen akkor történt, amikor – osztozva férje munkájának izgalmaiban – a felesége is ott volt, aki felsikoltott Röntgen átvilágított kezének láttán.
– Ezek a sugarak a halál előhírnökei – mondta –, hiszen így, hogy a csontjaink is láthatóak legyenek, csak a halál tud lecsupaszítani minket. Röntgen feleségének annyiban igaza is volt, amennyiben a sugarak nagy dózisban valóban életveszélyesek. 1903 körül például egy Clarence Madison Dally nevű üvegfúvónak mindkét kezét amputálni kellett, mert a saját kézfején próbálta ki a röntgencsöveket, és nagyon súlyos, gyorsan terjedő rákot kapott.
A továbbiakban azonban megismerték annyira a sugarakat, hogy az orvosok mégis inkább az életet segítő lehetőségeknek tekinthették. És mivel kitapasztalták, hogy az ólmon nem hatol át, az embereket ólomköpennyel védik a röntgenvizsgálatok során, s így az
|
|
A röntgensugárzás az elektromágneses sugárzás egyik formája, amelynek hullámhossza 10 nanométer és 100 pikométer közé esik, ennek megfelelően a frekvenciája 30 PHz és 3 EHz (30·1015 Hz és 3·1018 Hz) közötti. Nemcsak az orvostudományban, hanem a kristálytanban és az űrkutatásban is jól használható. Az itt látható fantáziarajzon egy kvazár látható, felülnézetből.
|
|
orvostudományban azóta is a Röntgenről elnevezett sugár az egyik legfontosabb diagnosztikai eszköz.
Röntgen tehát a fluoreszkáló sóval bevont ernyő révén felfedezte azokat a láthatatlan sugarakat, amelyek eltérő módon hatolnak át az anyagokon, és amelyek segítségével nem sokkal később Londonban már egy törött kar csontjait a helyükre tudták tenni.
Röntgen cikke az újonnan felfedezett sugárzásról 1895. december 28-án jelent meg, a würzburgi fizikai-orvosi folyóiratban, s ennek alapján ő kapta meg az első fizikai Nobel-díjat.
A huszadik század végére pedig már nemcsak az orvostudományban, de az űrkutatásokban is gyakran használt eszköz a röntgensugár. Az 1990-es években bocsátották fel a Chandra röntgenobszervatóriumot, amely a röntgensugárzó nagyenergiájú folyamatok tanulmányozását tette lehetővé. A világűr röntgenképe alapján pedig sokféle, változó folyamatot lehet megismerni, így például azt is, hogy miként szippant be egy fekete lyuk egy csillagot, vagy mi történik két galaxis ütközésekor.
Lévai Júlia