Füüsika

Röntgen avastus


Sissejuhatus

8. novembri 1895 hilisel pärastlõunal, kui kõik olid oma tööpäeva lõpetanud, viibis saksa füüsik Wilhelm Conrad Roentgen (1845–1923) endiselt oma teenija valvsa pilgu all väikeses laboris. Kui Roentgen asus selles pimedas ruumis Crookesi toru kaudu elektrienergia juhtimise vaatlemisele, püüdis teenindaja erutusseisundis silma: "Õpetaja, vaata ekraanile!".

Vaakumtoru läheduses oli baarium-plaatinatsüaniidiga kaetud ekraan, mis projitseeris materjali fluorestsentsist ootamatut valgust. Roentgen keeras ekraani nii, et fluorestsentsmaterjalita nägu oleks suunatud Crookes'i toru poole; ometi täheldas ta fluorestsentsi. Siis otsustas ta panna oma toru toru ette, nähes tema luid ekraanile projitseerides. Roentgen jälgis esimest korda seda, mida kutsuti röntgenikiirguseks.

Eelnev lõik võib küll dramatiseerida seda, mis sel päeval tegelikult juhtus, kuid ajalugu kajastav fakt on see, et sellel fantastilisel avastusel oli kõlav tagasilöök mitte ainult teadusringkondades, vaid ka massimeedias. Näiteks aastaks 1896, vähem kui aasta pärast avastust, oli sellel teemal juba avaldatud umbes 49 raamatut ja pamfletti ning 1000 artiklit. Jauncey küsitlus USA ajalehes St Louis'i postitus, näitab, et 7. jaanuarist kuni 16. märtsini 1896 avaldati avastuse ja muude seotud uuringute kohta neliteist märkust.

Tuntuimad viited sellele leiule kalduvad aga autori teeneid alavääristama, rõhutades vaatluse õnnelikku külge. See moonutatud vaade Roentgeni loomingule kõrvaldatakse alles siis, kui inimene saab oma raamatupidamisaruandest teada. 50 aastat vana röntgenograafia avastuse ajal ja vähem kui 50 avaldatud ettekannet olid Roentgeni lemmikteemad kristallide füüsikalised omadused ja rakendusfüüsika (1878. aastal esitas ta telefonihäire ja 1879. aastal aneroidse baromeetri). ). Ta avaldas ainult kolm röntgenikiirteemalist teost ja tema elu lõpuks ei olnud rohkem kui 60. Füüsika Nobeli preemiaomaniku jaoks on see suhteliselt väsimatu summa. See väike toode võib olla saadud tulemuste hindamise rangete kriteeriumide tagajärg. Nii palju kui keegi teab, oli ta nii ettevaatlik, et ei pidanud kunagi avaldatud tulemusi üle vaatama. Lugedes oma kahte esimest artiklit röntgenikiirte kohta, näete oma töö täpsust.

Lisaks vaieldamatule tähtsusele meditsiinis, tehnoloogias ja praeguses teadusuuringus on röntgenuuringute ajalugu täis uudishimulikke ja huvitavaid fakte, mis näitavad Roentgeni tohutut teadvust. Näiteks kaebasid Crookes isegi Ilfordi fotosisenditehase pärast, et nad saatsid talle "looritatud" paberid. Need valguse eest kaitstud paberid paigutati tavaliselt nende kineskoopide lähedale ja seal toodetud (veel avastamata) röntgenikiirgus looritas neid. Teised füüsikud on täheldanud seda looritatud paberite "nähtust", kuid pole seda kunagi seostanud kineskoopide läheduses olemisega! Kurioossemaks ja intrigeerivamaks teeb asjaolu, et Lenard "komistas" enne Roentgenit röntgenpildile, kuid ei pannud tähele. Seega näib, et Roentgenit ei soosinud vaid võimalus; Röntgenikiirguse avastamine oli "küpsemas", kuid selle ikonoklastilisuse tuvastamiseks oli vaja kedagi piisavalt peent. Selle mõistmiseks on vaja jälgida katoodkiirte ajalugu.

Katoodkiired ja Lenardi kiired versus Röntgenikiirgus

1838. aastal viis Faraday läbi rea katseid elektrienergiaga tühjendatud gaasides, seostades tema nime lõplikult katoodkiirte avastamisega. Kvaliteetse vaakumi tekitamisega seotud tehniliste raskuste tõttu said need tööd uue tõuke alles kakskümmend aastat hiljem. See uus, Saksa füüsiku Julius Plückeri (1801-1868) 1858. aasta paiku alanud etapp andis tulemusi, mis katsid inimese intelligentsust ligi nelikümmend aastat, kuni saadi nähtusest hea ülevaade. Nimiväärtus katoodkiired (Kathodenstrahlen) tutvustas saksa füüsik Eugen Goldstein (1850–1931) 1876. aastal, kui ta esitas tõlgenduse, et need kiired olid lained eeter. Inglaste kaitstud vastupidine tõlgendus tõmbas ka toonase teadusmaailma tähelepanu. Crookes jaoks laeti katoodkiirtega molekulid, mis moodustasid neljas mateeriaseisund (Seda nime kasutatakse tänapäeval, kui me viidame plasmale, mis on täpselt see, mida saate õhukese gaasi korral elektrilahenduse tootmisel!). Aastal 1897 lõpetas Thomson poleemika, näidates, et katoodkiired on elektronid. Selle 40 aasta jooksul viitavad mitmed tähelepanekud, kommentaarid ja hüpoteesid sellele, et mitmed teadlased on "röntgenikiirguse avastamise ukse taga uksele löönud". Anderson loetleb mõned neist näidustustest; Oma kahes esimeses teoses viitab Roentgen võimalustele, mida Lenard pidi avastuse tegema.

1880. aastal avaldatud artiklis mainib Goldstein, et fluorestsentsekraan võib ergastuda isegi siis, kui see on kaitstud katoodkiirte eest. Saksa ja inglise keeles avaldatud teos pidi olema teada peaaegu kõigile nendes uuringutes osalenud teadlastele, kuid järgmise viieteistkümne aasta jooksul ei seadnud keegi kahtluse alla tõsiasja, et ekraan fluorestseerub ka ilma katoodkiirteta! Ka Thomson jõudis lähedale; Aasta enne röntgenikiirte avastamist teatas ta, et on täheldanud fosforestsentsi klaasitükkides mitu tolli vaakumtorust eemal.

Kõigist uurijatest näib, et Lenard oli Roentgeni avastusele kõige lähedasem. Jätkates oma õpetaja Heinrich Hertzi tööd, viis Lenard läbi katsed, et kontrollida, kas Crookesi torus toodetud katoodkiiri saab jälgida ka väljaspool. Sel eesmärgil konstrueeris ta katoodide vastasküljele väikese alumiiniumaknaga (umbes 0,0025 mm paksuse) Crookes'i toru ja hakkas jälgima katoodkiiri torust väljaspool selle interaktsiooni kaudu fosforestseeruvate materjalidega. Hiljem said need kiired tuntuks kui läätsekiired. Aastal 1894 avaldab Lenard Saksa ajakirjas Annalen der Physik, tema esimesed tähelepanekud, mille hulgast paistab silma:

  1. Lenardkiired ülitundlesid fotoplaati.
  2. Elektriliselt laetud alumiiniumketas tühjeneb nende kiirte teele paigutamisel isegi siis, kui see ketas asetseb rohkem kui 8 cm (katoodkiirte maksimaalne ulatus õhus). Kui käsi asetati tala ette, kadus elektrilöögi efekt. Neid tulemusi kommenteerides kirjutas Lenard: "Ei saa öelda, kas me jälgime katoodkiirte toimet alumiiniumakna pinnale või õhule või lõpuks laetud kettale! Viimane toiming on aga aknast suurte vahemaade tagant väga ebatõenäoline ".
  3. Kiiri suunati magnetvälja abil pidevalt ümber; see tähendab, et mõned kiired olid kõrvale kaldunud rohkem kui teised, ja oli ka neid, mis ei kaldunud ümber.

Kõigist, mis tänapäeval teada on, järeldub, et Lenardi kiired koosnesid katoodkiirtest (elektronid) ja röntgenkiirtest, kuid ta uskus, et need olid ainult katoodkiired! Piisas sellest, et ta oli kasutanud üsna paksu alumiiniumaknat, nii et elektronid ei saaks seda röntgenkiire saamiseks läbi! Andersoni sõnul oli Lenard sügavas pettumuses, et jäi sellest avastusest ilma ning ta ei kasutanud kunagi Roentgeni nime röntgenikiirgusele viidates.