Прва Нобелова награда за физику

Мало је вероватно да се може наћи и једна особа која се никада у животу није дотакла открића немачког физичара Вилхелма Конрада Рендгена. Већина тај проналазак знају помоћу рендгенских соба у болницама и стручњака  прецизних  наука – као једног од најмоћнијих алата за експериментална истраживања. Рендгенски зраци су тако брзо и самоуверено ушли у науку и медицину да изгледају као да су одувек ту, међутим датум овог проналаска је тачно познат – 8. новембaр 1895. године.

Tада је Рендген испитивао ефекте високог напона на електрично пражњење гаса у вакуумској цеви. У свом експерименту користио је Круксову цев с конвексном и под углом нагнутом платинастом анодом и конкавном алуминијумском катодом. Да би олакшао посматрање зрака, Рендген је замрачио собу, а цев омотао дебелим непрозирним папиром. Одједном је угледао блиставу светлуцаву траку на оближњем флуоресцентном екрану. Цеви са катодним зрацима су до тада постојале већ четрдесет година, али нико није приметио ове зраке који се емитују ван цеви.

Следећих седам недеља Рендген је  провео проучавајући, како их је сам назвао, Х (Икс) – зраке, и утврдио да ови зраци могу да продру у све предмете до различитих дубина, у зависности од  дебљине и густине тих предмета. У једном од својих дела написао је: „Гледао сам и делимично фотографисао велики број таквих слика сенки, чије добијање понекад пружа врло посебно задовољство. Имам, на пример, фотографију сенке профила врата, која раздвајају две собе (на једној страни врата била је цев за пражњење, а на другој плоча), фотографију сенке жице намотане на дрвеном калему затвореног у кутији са гомилом тегова, сенку комада метала чије  су нехомогености веома приметне уз помоћ Х – зрака итд.” Постао је широко познат Рендгенов снимак – фотографија зрачења женине шаке Х – зрацима. На њој, као на негативу, јасно су биле видљиве беле кости (пошто је коштано ткиво гушће и задржава рендгенске зраке, не дозвољавајући им да падну на фотографске плоче) насупрот тамнијег меког ткива (које у мањој мери задржава Х – зраке).

Шта су рендгенски зраци? Данас се одговор на ово питање може наћи у било којем школском уџбенику. То је електромагнетно зрачење, које заузима спектрално подручје између ултраљубичастог и гама зрачења у распону таласних дужина од 10 ² до 10 ^-3 нанометара. Далеко, најчешћи начин за добијање ових зрака је рендгенска цев, у којој се електрони који излазе из катоде, као резултат термичке или  аутоелектронске емисије убрзавају електричним пољем и бомбардују металну аноду. Анодни атоми побуђени ударима електрона, а и сами електрони, губе кинетичку енергију када дођу у контакт са супстанцом, па емитују рендгенско зрачење (Х – зраке). Поред цеви, извори овог зрачења могу бити природни и вештачки радиоактивни изотопи, Сунце и други свемирски објекти.

Лекари су одмах уочили огромне могућности рендгенског зрачења у дијагностици, а затим и у лечењу одређених болести. За физичаре је од велике важности била хипотеза коју је 1912. године изнео немачки физичар Макс фон Лауе да су кристали, тродимензионалне дифракционе решетке за Х – зраке. Доле, ниже, приказана је дифракција Х – зрака на монокристалу NaV₂O₅ (у две пројекције). Добијена је танким упадним снопом Х – зрака непрекидног спектра на непомичном кристалу. Зрачење расејано  кристалом, у одређеним јасно дефинисаним смеровима снима се на фотографском филму постављеном нормално на упадни сноп зрака. Откривање дифракције рендгенских зрака кристалима, Алберт Ајнштајн је назвао једним од најлепших у физици.

Дифракција Х  – зракa на монокристалу NaV₂O₅ (у две пројекције).

Тренутно је са Рендгеном и његовим истоименим  зрацима повезан читав низ концепата и метода који чине опсежан део модерне физике. Међу њима су:

• Рендгенска томографија – метода испитивања слојевa, слој по слој структуре хетерогених објеката рендгенским зрачењем, заснована на зависности линеарног коефицијента апсорпције Х– зрака од састава и густине супстанце;
• Рендгенска топографија – скуп метода за добијање слика оштећења кристала помоћу рендгенске дифракције;
• Рендгенска литографија – метода микроелектронске технологије која се састоји у формирању заштитне маске одређеног профила на површини подлоге услед рендгенских зрака;
• Рендгенска микроскопија – скуп метода које нам омогућавају да проучимо не само расподелу укупне густине неке материје, већ и расподелу густине појединих хемијских елемената њиховим рендгенским озрачењем;
• Рендгенска астрономија је грана посматрачке астрономије која проучава изворе космичког Х– зрачења.

Први рад Рендгена под насловом „Нова врста зрака”, објављен је 28. децембара 1895. године, а своју прву јавну презентацију о Х – зрацима је имао у научној заједници у Вирцбургу, 23. јануара, 1896. Други рад, „Нова врста зрака”, објављена је 9. марта 1896. године, а трећи, „Даљња запажања о својствима Х – зрака”, објављен је у мају 1897. године. Генерално, Рендгенов рад на новој врсти откривених зрака трајао је мање од две године. Тада су се његова интересовања преселила у друга подручја, а његов следећи велики рад – о електричној проводљивости кристала – изашао је тек после више од двадесет година.

1901. године, Рендген је постао први физичар који је добио Нобелову награду. Награда му је уручена „као признање за изузетно важне заслуге у науци, изражене у открићу предивних зрака”, касније названих, у његову част, по њему.

Рендген  је сматран најбољим експериментатором свог времена, веровао је само чињеницама, а у његовим делима можете пронаћи само оно што у њему није изазвало ни трунку сумње. По својим погледима и методама Рендген је припадао представницима класичне физике друге половине 19. века; у исто време, био је један од оних сјајних научника који су трасирали пут модерној физици.

Рендген  је сматран најбољим експериментатором свог времена, веровао је само чињеницама, а у његовим делима можете пронаћи само оно што у њему није изазвало ни трунку сумње. По својим погледима и методама Рендген је припадао представницима класичне физике друге половине 19. века; у исто време, био је један од оних сјајних научника који су трасирали пут модерној физици.

Превод чланка, А. Васильев-а: „Первый лауреат Нобелевской премии по физике” //Квант. – 1998. – № 2. – С. 20-21.

Fotografije preuzete sa izvora na linku Foto 1 naslovna Foto 2  Foto 3 Foto 4