Azonosító:
Jelszó:
Emlékezz rám!
Elfelejtetted a jelszavadat?

Itt bepillanthatsz
a Mi MICSODA filmekbe:

Get Flash to see this player.

A röntgensugár fölfedezése

2011. november 18., 08:01
 

Az ezernyolcszázas évek második felében több fizikus is foglalkozott a kor egyik nagy kérdéskörével: 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 azt gondolta, hogy ennek inkább valami más oka lehet, de semmiképp sem az éppen zajló kísérletezés. Egyikük pedig azt mondta, hogy ha ez így van, akkor egyszerűen máshová kell helyezni a lemezeket! Akik így gondolkodtak, azok éppen elszalasztották életük egyik, legnagyobb lehetőségét, és még véletlenül sem váltak felfedezővé. Azzá vált viszont közülük Wilhelm Conrad Röntgen, aki nemhogy kiküszöbölni akarta volna, hanem éppen ellenkezőleg: azonnal vizsgálni kezdte a szokatlan, mások számára mellékesnek látszó jelenségeket. És ettől kezdve nemcsak a kisülési csövekkel foglalkozott, hanem azzal is, hogy mi történik a csövek körül.


 
Ilyen volt az ú.n. Geissler-cső, a 19. században. 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 nem sokkal előbb (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 hogyan lehet megismerni az egyéb jellemzőit?
 
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 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.
(Röntgen valószínűleg teljes sötétségben dolgozott). 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. Röntgen bizonyára boldog lenne, ha látná felfedezése kiemelkedő hasznosságát. Valószínűleg csak akkor keseredne el kissé, amikor meghallaná, hogy sokan képtelenek megjegyezni a nevét, és amikor eltörik a kezük vagy a lábuk, rögönyre mennek vagy röggenképeket kérnek. Pedig megérdemli, hogy megjegyezzük a nevét.


Lévai Júlia

 
Nyomtatóbarát verzió
Küldd tovább ezt a cikket barátodnak, ismerősödnek
Ajánld a Mi MICSODA Klubot barátodnak, ismerősödnek

Kapcsolat | Impresszum