2018. szeptember 24. írta: captain schuro

A röntgensugárzás felfedezése

Wilhelm Conrad Röntgen (1845. március 27. - 1923. február 10.) Nobel-díjas fizikus, gépészmérnök, a róla elnevezett röntgensugárzás felfedezője.

Röntgen 1894-ben kezdte a katódsugárzás kutatását, amihez eleinte Lénárd-féle kisülési csövet használt.
1895. november 8-ról 9-re virradó éjszaka, Lénárd Fülöp és Heinrich Hertz kísérleteinek ismétlése közben figyelt fel arra, hogy az üzemeltetett kisülési cső mellett, fekete kartonpapírban tárolt fényképezőlemezeken előhívásuk után meg nem magyarázható feketedések látszottak. Elkezdte vizsgálni ennek okát.

1895. november 8-án kísérleteiben Röntgen a kisülési csőben az elektromos kisülést kísérő fényjelenségek kiszűrésére a csövet nem átlátszó fekete kartonpapírba csomagolta, így próbálta vizsgálni a katódsugár által előidézett fényt. Amikor a szikrainduktort a csőre kapcsolta, meglepődve tapasztalta, hogy a sötét laboratóriumban a cső közelében lévő, bárium-platina-cianiddal bevont papírlemez ernyő fluoreszkálni kezd, azaz fényforrásként viselkedik. Vizsgálni kezdte a titokzatos fény forrását.

Amikor a cső és a világító papírlemez közé deszkát, jegyzetfüzetet helyezett, akkor is világított, csak haloványabban. Még jobban megdöbbent azon, hogy amikor kézfejét helyezte a cső és papírlemez közé, a lemezen a kézcsontjainak árnyképe tűnt elő. A fényforrás megszűnt, amikor a kisülési csőről lekapcsolta a feszültséget.

A lemez már másfél-két méterről fénylett, tehát nem lehetett oka a katódsugárzás (az már néhány centiméter levegőben elnyelődik). A következő napokban és hetekben éjjel-nappal a laboratóriumban vizsgálta az új sugár tulajdonságait. Kimutatta, hogy a cső egy meghatározott részéből egyenes vonalban lép ki a sugárzás. Megállapította, hogy az új sugárzást - amit első dolgozatában X-sugárnak nevezett el - eltérő mértékben nyelik el a különböző anyagok, a fényhez hasonlóan egyenesen terjed, hatása fényképfelvételeken rögzíthető. Felesége kezéről mintegy 20 perc expozíciós idővel készített felvételt.

Röntgen feleségének keze

1895. december 28-án adta át a helyi Fizikai-Orvosi Társulatnak a felfedezéséről szóló, "Über eine neue Art von Strahlen" közleményét. Ez 1896 elején jelent meg, és a világ minden pontjára eljutva hatalmas feltűnést keltett. Számos fizikusban merült fel a kérdés, hogy a napsugárzás hatására természetes körülmények között világító anyagok is kibocsátanak-e egyúttal efféle sugarakat - nagy erővel kezdték meg a foszforeszkálás kutatását. A Röntgen által inspirált kutatók egyike - Henri Becquerel - eközben fedezte fel (véletlenül) a radioaktivitást.

Eredményeit a párizsi Akadémián Henri Poincaré mutatta be 1896. január 20-án. Maga Röntgen 1896. január 23-án a würzburgi intézetben a Fizikai-Orvosi Társulat előtt számolt be felfedezéséről. Ezen az előadáson felvételt készített Rudolf von Kölliker neves anatómus kezéről. Az előadás után a lelkes Kölliker javasolta, hogy az X-sugarat nevezzék el Röntgenről. Ezt a javaslatot általában pozitívan fogadták, de angol nyelvterületen kiejtési nehézségek miatt megmaradtak az X-sugárzás (X-ray) elnevezésnél.

Kölliker kezének átvilágított képe

Ezek után több előadást tartott a sugarakról, többek közt a császár meghívására is. Különböző kitüntetéseket kapott, például Bajorország kitüntetését, amely nemesi rangra jogosította volna. Nem élt vele. Nem adta el szabadalmát sem.

Tovább kutatta az X-sugarakat. Második megfigyelés-sorozatát 1896 márciusában tette közzé (a levegő és a többi gázok a sugarak hatására ionizálódnak, elektromos vezetővé válnak). Az ebben a második dolgozatban szereplő demonstrációs eszköz alapján konstruálták meg később a röntgencsöveket.

Az X-sugarakról írt harmadik és egyben utolsó értekezése 1897 májusában jelent meg. Ebben rögzítette, hogy a csőből kijövő sugarak tulajdonságai erősen függnek a csőre kapcsolt feszültségtől — áthatoló képességük nő, ha a katódsugárcsőben növeli a feszültséget. A sugarakat nem térítette el se az elektromos, se a mágneses tér, tehát alapvetően különböztek a katódsugárzástól. Megállapította, hogy a sugarak a levegőben szóródnak, és egyúttal ionizálják a gázt.

Kimutatta, hogy a sugarak ott jönnek létre, ahol a katódsugárzás részecskéi (elektronjai) az üvegcső falába ütköznek. Rájött, hogy a röntgensugárzás intenzitása lényegese növelhető, ha a katódsugarak útjába nehézfém lemezt, úgynevezett antikatódot tesz ez lefékezi az elektronokat, és a fékezési energia alakul igen rövid hullámhosszú elektromágneses sugárzássá. A fékezési sugárzás spektrális eloszlása folyamatos (nincsenek benne kitüntetett vagy hiányzó hullámhosszok).

Az általa felfedezett sugárzást az éter longitudinális rezgésének tekintette. Ez az elképzelése tévesnek bizonyult. A sugárzás keletkezésének mechanizmusából Ernst Wiechert és George Gabriel Stokes már 1896-ban arra következtetett, hogy a röntgensugarak valószínűleg nagyon rövid hullámhosszú fénysugarak. Végül Charles Glover Barkla polarizációs vizsgálatai és Max von Laue interferenciás kísérletei bizonyították, hogy a röntgensugarak transzverzális hullámok és elhajlíthatók.

Utolsó tudományos munkája, amit Abram Iofféval közösen végzett kísérletei alapján írt a kristályok fizikájáról, 1920-ban, nyugdíjba vonulásának évében jelent meg.

Miután különvált August Kundttól, Röntgen mindig magányosan, szinte titkolózva dolgozott, gyakorlatilag senki sem tudta, hogy mit csinál éppen. Mivel a röntgensugárzás némely hatásait más kutatók is észlelték (bár nem tulajdonítottak ezeknek jelentőséget), a tudományos közéletben különféle, Röntgen elsőségét kétségbe vonó mendemondák kaptak szárnyra. Mivel a döntő felfedezésnek nem voltak szemtanúi, magáról a kísérletről pedig Röntgen meglehetősen bizonytalanul, olykor magával is ellentmondásba keveredve számolt be, élete végéig védekeznie kellett a gyanúsítások ellen.

Korszakalkotó felfedezése miatt elsőként, 1901-ben ő kapta meg a fizikai Nobel-díjat.

Röntgen Nobel-díj adományozó oklevele