Рентген: что это? Рентген-лучи и рентген-снимок: история открытия икс-лучей

Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген (Rentgen) родился в небольшом городке Леннепе в Пруссии.

Он был единственным и очень любимым ребенком в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада и Шарлотты Констанцы Рентген.

В 1848 году семья переехала на родину родителей Шарлотты – в голландский город Апельдорн.

Вильгельм получил домашнее образование, после чего отправился на учебу в Утрехтскую техническую школу в 1862 году.

Однако окончить школу ему было не суждено – мальчик был отчислен за то, что отказался выдать своего товарища, нарисовавшего непочтительную карикатуру на нелюбимого преподавателя.

Не имея официального свидетельства об окончании среднего учебного заведения, формально Вильгельм не мог поступить в высшее учебное заведение. Но это не помешало ему пройти несколько курсов обучения в Утрехтском университете в качестве вольного слушателя, защитить диссертацию и получить диплом доктора философии.

Однако, получив образование в столь престижном учебном заведении, Вильгельм понял, что учился совсем не тому, что ему по-настоящему нравится. И принял решение продолжить образование, но уже в той области, к которой лежало сердце: он поступил в Федеральный технологический институт в Цюрихе, намереваясь стать инженером-механиком.

Одним из его учителей был выдающийся немецкий физик и мыслитель Август Кундт. Он обратил внимание на блестящие способности Рентгена и настоятельно посоветовал ему заняться физикой. В результате уже через год Вильгельм Рентген защитил докторскую диссертацию, и был немедленно назначен Кундтом первым ассистентом в лаборатории.

Через время Кундта пригласили возглавить кафедру физики в Вюрцбургском университете, за учителем последовал и его талантливый ученик – Вильгельм Конрад Рентген. Переход в Вюрцбург стал для Рентгена, по его же словам, началом интеллектуальной одиссеи. В 1872 году он вместе с Кундтом перешел в Страсбургский университет и в 1874 году начал читать там лекции по физике.

Уже через год он стал профессором физики Сельскохозяйственной академии в Гогенхейме, а в 1876 году вернулся в Страсбург для чтения курса теоретической физики. Здесь же, в Страсбурге, Вильгельм активно экспериментировал. Его практические исследования касались самых разных областей физики, что, по словам его биографа Отто Глазера, принесло ему славу «тонкого классического физикаэкспериментатора».

В 1888 году Рентген возвратился в Вюрцбург, где занял пост директора Физического института Ультрехтского университета и продолжил свои эксперименты. В 1894 году Pентген был избран ректором этого университета.

В это же время его внимание привлекли исследования электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках. Рентген повторил некоторые из более ранних экспериментов, в частности, показав, что катодные лучи вызывают флуоресценцию кристаллов цианоплатинита бария.

Знаменательное открытие икс-лучей произошло совершенно случайно. Это было вечером в пятницу 8 ноября 1895 года. После изнурительного дня экспериментов по изучению прохождения электрических разрядов в стеклянных вакуумных трубках Рентген уже собирался уходить домой, но напоследок, выключив свет, окинул взглядом лабораторию. Его удивило странное светящееся в темноте пятно. Время было уже около полуночи, и посторонних источников света в лаборатории не было.

Что это? Оказывается, светился экран, покрытый цианоплатинитом бария, поскольку он забыл выключить катодную трубку. При выключении трубки странное свечение исчезало, а при включении вновь появлялось.

Рентген несколько раз тщательно повторил эксперимент, но явление флюоресценции воспроизводилось с неизменным результатом. Более того, трубка ведь была закрыта черным картонным чехлом, который не пропускает катодных лучей! Ученый был в недоумении: трубка испускает еще какието лучи?

Передвижение по лаборатории в полной темноте с бариевым экраном привело к ошеломляющему открытию: оказывается, что эти неизвестные лучи легко проникают через любой материал стекло, бумагу, станиоль! Они даже проникли сквозь кисть ученого, оставив силуэты костей! Неожиданностью стало обнаружение засвеченных этим излучением фотопластинок, находящихся в шкафу лаборатории.

Следующие несколько недель ученый практически не выходил из лаборатории. Новое излучение он назвал икслучами. Изучая свойства новых лучей, Рентген обнаружил, что икс-лучи могут беспрепятственно проникать в предметы на различную глубину, зависящую от толщины предмета и плотности вещества.

Держа небольшой свинцовый диск между разрядной трубкой и чувствительным экраном, исследователь заметил, что икс-лучи не могут проникнуть сквозь свинец, в то время как его рука оказалась для лучей вполне проницаемой: кости отбрасывали на экран более темную тень, окруженную более светлой тенью от мягких тканей.

Вскоре Рентген обнаружил, что икс-лучи вызывают не только свечение экрана, покрытого цианоплатинитом бария, но и потемнение фотопластинок. Широкую известность приобрела выполненная ученым в рентгеновских лучах фотография (рентгенограмма) кисти жены.

На ней отчетливо видны кости (белые, так как более плотная костная ткань задерживает икс-лучи, не давая им попасть на фотопластинку) на фоне более темного изображения мягких тканей (задерживающих икс-лучи в меньшей степени) и белые полоски от колец на пальцах. Так Рентген стал первым в мире рентгенологом.

Первое же сообщение Вильгельма Рентгена о его исследованиях, опубликованное в местном научном журнале в конце 1895 года, вызвало огромный интерес и в научных кругах, и у широкой публики. «Вскоре мы обнаружили, – писал Рентген, – что все тела прозрачны для этих лучей, хотя и в весьма различной степени».

Эксперименты ученого были немедленно подтверждены другими исследователями. Рентген опубликовал еще две статьи об икс-лучах – в 1896 и 1897 годах, после чего потерял интерес к этой теме и занялся исследованиями в другой области.

А открытие тем временем продолжало поражать умы не только ученыхфизиков, но и обывателей. Газеты взахлеб рассказывали о новом открытии, дополняя его все новыми и все более фантастическими деталями. Самого ученого одолевали назойливые журналисты в надежде получить горячий материал для своего издания.

Рентгена откровенно раздражала внезапно свалившаяся на него известность. Будучи от природы человеком скромным и замкнутым, он совершенно не нуждался в публичности.

Когда принц-регент Баварии за достижения в науке наградил ученого высоким орденом и предложил ему дворянский титул, Рентген заявил, что он родился в простой семье и не может претендовать на дворянское звание. Хотя ученый был очень доволен тем, что его открытие нашло практическое применение и имело такое большое значение для медицины, он никогда не помышлял ни о патенте, ни о финансовом вознаграждении.

В 1901 году Вильгельм Рентген стал первым нобелевским лауреатом в области физики за выдающиеся заслуги в науке. Представляя лауреата, К. Т. Одхнер, член Шведской королевской академии наук, сказал: «Нет сомнения в том, сколь большого успеха достигнет физическая наука, когда эта неведомая раньше форма энергии будет достаточно исследована».

Затем Одхнер напомнил собравшимся о том, что рентгеновские лучи уже нашли многочисленные практические приложения в медицине. Рентген премию принял, но отказался приехать на церемонию вручения, сославшись на занятость. Вознаграждение ему переслали почтой.

Помимо Нобелевской премии, ученый был удостоен многих наград, в том числе медали Румфорда Лондонского королевского общества, золотой медали Барнарда за выдающиеся заслуги перед наукой Колумбийского университета, а также он состоял почетным членом и членом-корреспондентом научных обществ многих стран.

Когда во время Первой мировой войны правительство Германии обратилось к гражданам страны с просьбой помочь государству деньгами и ценностями, Вильгельм Рентген отдал все свои сбережения, включая Нобелевскую премию.

После смерти жены Рентген ушел в отставку со всех занимаемых постов и стал вести уединенный образ жизни, охотясь в близлежащих лесах и совершая восхождения в Альпы. Умер Нобелевский лауреат в полном одиночестве, заплатив за свое открытие мучительной смертью от рака толстого кишечника.

Другие ученые исследовавшие катодные лучи

Рентген не был первым, кого заинтересовала природа катодных лучей. В 1853 г французский физик Антуан Филибер Массон заметил, что высоковольтный разряд между электродами в стеклянной трубке, содержащей газ при очень низком давлении, порождает красноватое свечение.

Когда другие экспериментаторы принялись откачивать газ из трубки до большего разрежения, свечение начало распадаться на сложную последовательность отдельных светящихся слоев, цвет которых зависел от газа (эти трубки были предшественниками неоновых ламп).

Английский физик Уильям Крукс с помощью усовершенствованного вакуумного насоса достиг еще большего разрежения и обнаружил, что свечение исчезло, а стенки стеклянной трубки флуоресцируют зеленоватым светом. Природа свечения была неясна. Позже Крукс выяснил, что лучи являются неоднородными по природе, а состоят из отрицательно заряженных частиц. Он предположил, что именно эти частицы, ударяясь в стенки трубки, вызывают свечение. Поскольку лучи исходили от катода, они получили название «катодных лучей».

Немецкий физик Филипп фон Ленард показал, что катодные лучи могут проникать сквозь окошко в трубке, затянутое тонкой алюминиевой фольгой, и ионизовать воздух в непосредственной близости от окошка. В 1897 г английский физик Дж. Дж. Томсон подтвердил гипотезу Крукса об отрицательно заряженных частицах в катодных лучах и назвал их электронами.

Рентген: особое мнение

Рентген был мировой гений и легендарный хам. Сотрудники рыдали от его грубости, и держались только из научного фанатизма и поклонения таланту шефа. Когда Шведская Королевская Академия Наук известила его о присуждении Нобелевской премии, Рентген лишь пожал плечами: не препятствовать. Нобелевский комитет официально пригласил лауреата на торжественное вручение.

Рентген велел передать через секретаря, что занят вещами более важными, нежели шляться в Стокгольм без всякой видимой цели; дали, и хрен с ними, могут прислать по почте, если им приспичило. Шведы оскорбленно пояснили, что эту высшей престижности награду вручает на государственной церемонии в присутствии высших лиц лично Его Величество король Швеции.

Рентген раздраженно велел передать, что если королю нечего больше делать, а видимо так и есть, так пусть сам и приедет в Вену, а он, Рентген, ученый, а не придворный бездельник, сказал же, что занят, и у него никаких на хрен дел к шведскому королю нет. Премию переслали.

Да. Так вот. Рентген занимался исследованием своих лучей полтора года, и описал двенадцать их свойств на четырех страницах. После чего заявил: все, исчерпано, больше тут делать нечего. И перешел к следующим проблемам. Сотрудники же, захваченные открывшимися перспективами, вцепились в так самонадеянно и поспешно оставленное шефом золотое дно.

И через энное время все из них скончались от лучевой болезни, еще неведомой. Но главное – с тех пор прошло уже сто лет – к свойствам лучей, описанным Рентгеном, никто так и не сумел добавить ни строчки.