Светът в светлината: невидими лъчи

В самото начало на януари 1896 г. директорът на Физическия институт на Виенския университет Франц Екснер получава преиздание на статията „Предварителен доклад за ново разнообразие от лъчи“, публикувана на 28 декември във Физико-медицинското дружество „Ведомости“ на малкия баварски град Вюрцбург. Впечатлението изпрати на Exner от стар приятел, професор по физика в Кралския университет във Вюрцбург, Вилхелм Рентген. Рентген твърди, че е открил неизвестна досега радиация, свободно проникваща в различни вещества, включително човешка плът. Към текста бяха приложени снимки. Най-интересната снимка на ръката изглеждаше върху кои кости и стави ясно се виждат.

Работата на Рентген Екснър беше толкова интересна, че той веднага го показа на колегите си, сред които беше и младият физик Ернст Лехер. Той говори за работата на Рентген на баща си, редактора на виенския вестник Neue Freie Presse, а в неделя на 5 януари на първа страница се появи съобщение за невидимите лъчи, така илюстрирано от снимка. Още на 6 януари Лондонската хроника обяви откриването на английската общественост. В същия ден съобщение се появи в The Sun в Ню Йорк, а четири дни по-късно в New York Times. На 12 януари лондонският таймс я зачева, чиито редактори отначало смятат, че това е просто нов метод за фотографиране.

Истинският откривател Сега е надеждно известно, че до ноември 1895 г. няколко физици са наблюдавали върху фотографските плочи подписите на рентгеново лъчение. Сред тях беше и Ленард, който скоро започна да вика на целия свят за своя приоритет. Никой от тях обаче не се интересува от странно явление и освен това не започва да го изучава. Това е направено само от истинския откривател на нови лъчи, Вилхелм Конрад Рентген, за което е награден с медали на Румкорф и Матеучи през 1896 г., получава медала „Барнард“ от Колумбийския университет през 1900 г., а година по-късно - първата в света Нобелова награда по физика. Плюс няколко поръчки от правителствата на Бавария, Прусия и Италия. И всички тези награди са абсолютно заслужени.

Откритието беше напълно неочаквано за съвременниците, но то беше прието с голям ентусиазъм. Още през 1896 г. се споменават нови лъчи в 49 брошури и 1 044 статии. Това беше триумф в световен мащаб.

Изгонен от училище

Вилхелм Конрад Рентген е роден на 27 март 1845г. Баща му е бил богат производител на платове - производител и търговец в германския град Ленеп, на 40 км от Дюселдорф. Три години след раждането на Вили, семейството му се премества в холандския град Апелдорн и получава холандско гражданство. Когато Уилям навърши 16 години, баща му го изпрати в Утрехт, в класическа гимназия, която трябваше да стане трамплин към пейката на университета. За да влезеш в университета се изискваше да представиш гимназиален сертификат (Matura) и да положиш приемните изпити.

Най-точните везни в света и как работят

Уилям обаче не получи сертификат. Веднъж съученик нарисува карикатура на нелюбим учител на дъска. Вбесеният наставник поиска незабавно нарушителят да се изповяда. Тъй като целият клас мълчеше, Вилхелм пое вината (според друга версия, той просто отказа да назове виновника). Учителят се оплакал на директора, а Уилям бил изгонен от физкултурния салон с билет за вълци. Това означаваше, че той никога няма да получи сертификат - във всеки случай в Холандия.

За този случай обаче в университета в Утрехт имаше специална процедура за приемни изпити. Вилхелм беше добре подготвен, но така се случи, че трябваше да отговори на учителя в гимназията, който гласува за експулсирането му, и той не успя с гръм. Всички пътеки към университетското образование бяха блокирани и в края на декември 1862 г. Вилхелм постъпва в двугодишното техническо училище, което успешно завършва. През 1865 г. посещава Университета в Утрехт за няколко месеца като доброволец. Но такива класове не отвориха пътя към дипломата и следователно към академичната кариера, за която младежът мечтаеше.

Успешна кариера

И тогава Уилям имаше късмет. Един приятел, син на швейцарски инженер, го посъветва да влезе във Висшето техническо училище в Цюрих (същото между другото, което Алберт Айнщайн завършва през 1900 г.). Уилям бе записан веднага, тъй като той представи документи от университета в Утрехт, свидетелстващи за неговите блестящи постижения в науката. Учил е добре и през 1868 г. е завършен с диплома инженер-механик.

По време на следването си Уилям се сприятелява с младия, но вече известен професор по физика, Август Кунд, в чиято лаборатория той провежда учебни работилници. Под влиянието на Кунд (и по съвет на основателя на термодинамиката Рудолф Клаузис, който изнася лекции в училището), младият Рентген реши да посвети живота си на физиката. През 1869 г. той защитава докторска дисертация в университета в Цюрих, която се основава на резултатите от експерименти с газове, извършени през последната година под ръководството на професора по механика Густав Зоенер. След защитата Кунд взе Рентген като асистент.

Август Кунд се превърна в добър ангел на Рентген в продължение на много години. През 1870 г. той получава катедрата по физика в университета във Вюрцбург и се премества там със своя асистент. Две години по-късно Кундт и Рентген се преместват в Страсбургския университет, където Рентген получава правото да преподава. През 1888 г. се завръща във Вюрцбург като редовен професор и директор на Университетския институт по физика. През 1894 г. сенатът на университета го избира за ректор.


Катодни лъчи

През втората половина на 19 век физиците са били много заинтересовани от катодните лъчи. Тъй като това име е донякъде остаряло, трябва да припомним, че говорим за потока на електрони в светлинен разряд, протичащ в много разреден газ. При такива условия значителна част от частиците, излъчвани от нагрятия катод, се ускоряват близо до него чрез електрическо поле и се насочват към положителния електрод - анода. Ако електродите са в стъклена тръба, тогава електроните при сблъсък със стъклото причиняват неговата флуоресценция. Цветът на сиянието, разбира се, зависи от състава на чашата.

За първи път това явление е наблюдавано през 1859 г. от професора от университета в Бон Джулиус Плюкер, който експериментира с газови заряди в стъклени вакуумни тръби. Такива тръби с чифт електроди, споени в стъкло през 1857 г., са започнати от университетския механик Хайнрих Гейслер (през 1855 г. той изобретява живачна вакуумна помпа, която за първи път дава възможност да се получат налягания от порядъка на хилядни от милиметър живачен стълб и по този начин отвори пътя за експерименти с катодни лъчи), Десет години по-късно ученикът на Плюкер Йохан Вилхелм Гиторф откри, че отрицателният електрод е източникът на лъчите и че те са отклонени в магнитно поле. През седемдесетте години няколко учени едновременно доказват, че катодните лъчи носят отрицателен заряд. Един от тях, Йожен Голдщайн, измисли името "катодни лъчи" през 1876 година.

Характерът на катодните лъчи е установен, след като през 1897 г. британският физик Джоузеф Джон Томсън доказа, че те се състоят от частици с измерима маса и заряд, които той нарече електрони (преди това повечето сънародници на Томсън смятаха, че катодните лъчи са поток от корпускули, т.е. докато немските физици виждаха етерни вибрации в тях). Така че изследването на катодните лъчи (както и други форми на електрически разряди в газове) се смяташе в края на миналия век за интересно и обещаващо занимание.

Катодните лъчи в онези дни обикновено се получават с помощта на вакуумни тръби, носещи името на техния изобретател, английския физик Уилям Крукс, който е участвал много в изхвърлянето на газ (с рядко прозрение, той твърди, че подобно изпускане поражда четвъртото състояние на материята - днес го наричаме плазма). Това бяха модифицирани гейслерови тръби - с два катода (емитер и маска) и анод, покрит с фосфоресциращ материал. Круковите тръби бяха разположени не само в почти всички лаборатории за научна физика, но понякога и в кабинетите по физика.

Рентген сякаш е достигнал най-високата точка от живота си. Две завидни административни длъжности, научната лаборатория, създадена от неговите трудове, една от най-добрите в Германия, репутацията на блестящ многостранен експериментален физик, десетки статии. Още преди да се върне във Вюрцбург, като професор по експериментална физика в университета в Гисен, той откри, че когато диелектрик се движи в електрическо поле, възниква електрически ток (големият холандски теоретик Хендрик Антон Лоренц го нарича тока на Рентген). Рентген изследва топлинните свойства на течности и кристали, изследва магнетизъм, измерва пироелектрични и пиезоелектрични явления - няма какво да се изброява. Той имаше красиви ръце и обикновено измисляше и сглобяваше инструменти за експерименти и демонстрации на лекции.

Оставаше спокойно да работи до почетната оставка и пенсиониране. Животът на Рентген обаче се промени коренно скоро след 50-годишнината.

рутинен

През юни 1894 г. Рентген се интересува от експерименталните резултати на току-що починалия откривател на електромагнитни лъчи Хайнрих Херц и неговия асистент Филип Ленард. В началото на 1890-те Херц открива, че катодните лъчи (виж страничната лента) преминават през тънки метални листове (по-рано беше доказано, че металните пластини не ги пропускат). Ленард направи изпускателна тръба с прозорец, херметически затегнат с алуминиево фолио. Вакуумът вътре в тръбата се поддържа, така че катодните лъчи обикновено се генерират. Използвайки индикатори, които флуоресцират под въздействието на катодното излъчване, Ленард установява, че излиза от тръбата, но минава в сантиметри на няколко сантиметра.

Рентген искал да провери тези резултати и през есента на 1895 г. започнал експерименти с изпускателна тръба по свой собствен дизайн. Отначало работата продължи доста рутинно, но на 8 ноември се случи историческо събитие.

Рентгенови лъчи

Рентген страдаше от частична цветна слепота, така че той не само затвори прозорците на лабораторията си, но и увива изпускателната тръба с черна хартия - по-лесно беше да се наблюдава флуоресценцията. В противен случай той вероятно нямаше да забележи слаб блясък, идващ от лист хартия на работния плот, на няколко метра от изпускателната тръба. Когато се приближи, той видя, че буквата А, написана в разтвор на бариев цианоплатинид, свети в зелено.

Рентген беше озадачен. Катодните лъчи не можеха да преодолеят разстоянието от тръбата до масата. И все пак причината за сиянието беше именно в тръбата, тъй като когато токът беше изключен, сиянието изчезна. И тогава, в най-големия момент от живота си, той решава да изследва това явление с помощта на плочи, покрити с платинено-бариев барий.


Рентгенови лъчи в Русия

Руските физици признават работата на Рентген като една от първите. На 5 януари 1896 г. Петър Николаевич Лебедев говори за нея на заседание на Московското дружество на любителите на естествената история и веднага пише за това на самия Рентген. На следващия ден жителите на Рига G. B. von Rautenfeld-Lindenru и G. E. Pflaum направиха първите рентгенови снимки в градската гимназия, като избраха за предмет горната челюст на трифа. В средата на януари професорът по физика в Петербургския университет N.I. Боргман и неговият асистент A.L. Гершун получи няколко рентгенографии, а Боргман скоро с голям триумф съобщи за това на публична лекция в препълнена стая. Тогава в Москва P.N. Лебедев и П.В. Преображение. Лебедев по искане на професора по хирургия Л.Л. Левшина взе рентгенови снимки на няколко пациенти и по този начин стана един от основателите на медицинската радиология. А през март директорът на Санкт Петербургския клиничен институт, професор Н.В. Склифосовски започна систематично да използва рентгенови лъчи за диагностициране на костни фрактури.

Рентген практически не напуска лабораторията месец и половина. Експериментите го погълнаха толкова много, че през първата седмица той дори не написа нищо - нечувано нещо за немски физик. Повтаряйки много серии експерименти и едновременно подобрявайки дизайна на изпускателната тръба, Рентген беше убеден, че е открил неизвестно досега излъчване. Не знаейки природата на това явление, той го нарече рентгенови лъчи. Това име все още се използва в англоговорящите страни, но по примера на Германия обикновено се наричат ​​рентгенови лъчи.

Окончателно откритие

В хода на експериментите Рентген се увери, че излъчването идва от онази част на тръбата, където пали лъчът на катодния лъч (той промени пътя на лъча с помощта на магнит и определи къде индикаторът свети по-силно). Ученият установи, че радиацията не само принуждава бариевия препарат да флуоресцира, но и осветява фотографски плочи, увити в черна хартия. Рентген забеляза, че рентгеновите лъчи проникват в различни среди. Тогава той направи известната снимка на дървена кутия, в която се виждат метални тежести-тежести.

Рентгеновата снимка от самото начало подозира, че лъчите му са свързани с видима светлина, и затова се опита да проучи особеностите на тяхното отражение и пречупване. За съжаление устройствата му нямаха такива възможности. Вълновата природа на рентгеновите лъчи е напълно убедителна едва през 1912 г., когато бъдещият Нобелов лауреат Макс фон Лауе и неговите ученици Пол Книпинг и Уолтър Фридрих откриват своята дифракция върху кристалните решетки.

Рентген работеше без асистенти и дълго време не говореше за откритието си пред колегите физици (първият разбрал за него беше неговият приятел - зоолог Теодор Бовери). На 22 декември той извика жена си в лабораторията и й направи рентген на лявата ръка, който скоро разпространи цялата световна преса. Въпреки това, дори преди това, Рентген видя изображение на костите на собствената си ръка, поставено между тръбата и флуоресцентния екран.

Тогава ученият реши да публикува. Той написа десетстранична статия и я предаде на секретаря на Физико-медицинското дружество, когото поиска да присъства на нейната спешна публикация. Както вече споменахме, на 28 декември статията се появи във физико-медицинското дружество на „Ведомости“ във Вюрцбург. По-нататък принадлежи към историята.

Рентген продължи да работи върху нови лъчи повече от година. През март 1896 г. той публикува втората статия, а точно една година по-късно - третата и последната. Повече не се върна при тях.

Статията е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 4, април 2008 г.). Харесва ли ви статията?

Най-интересните новини от света на науката: свежи открития, снимки и невероятни факти във вашата поща. добре Съгласен съм с правилата на сайта Благодаря. Изпратихме потвърждение на вашия имейл.

Препоръчано

Просто щракнете върху бутон: история на прости неща
2019
Чукнете, бутилирайте, филтрирайте: каква вода си струва да се пие
2019
Синдром на паник атака: какво представлява и как да се справим с него
2019