Prva Nobelova nagrada za fiziku

Malo je verovatno da se može naći i jedna osoba koja se nikada u životu nije dotakla otkrića nemačkog fizičara Vilhelma Кonrada Rendgena. Većina taj pronalazak znaju pomoću rendgenskih soba u bolnicama i stručnjaka preciznih nauka – kao jednog od najmoćnijih alata za eksperimentalna istraživanja. Rendgenski zraci su tako brzo i samouvereno ušli u nauku i medicinu da izgledaju kao da su oduvek tu, međutim datum ovog pronalaska je tačno poznat – 8. novembar 1895. godine.

Tada je Rendgen ispitivao efekte visokog napona na električno pražnjenje gasa u vakuumskoj cevi. U svom eksperimentu koristio je Кruksovu cev s konveksnom i pod uglom nagnutom platinastom anodom i konkavnom aluminijumskom katodom. Da bi olakšao posmatranje zraka, Rendgen je zamračio sobu, a cev omotao debelim neprozirnim papirom. Odjednom je ugledao blistavu svetlucavu traku na obližnjem fluorescentnom ekranu. Cevi sa katodnim zracima su do tada postojale već četrdeset godina, ali niko nije primetio ove zrake koji se emituju van cevi.

Sledećih sedam nedelja Rendgen je proveo proučavajući, kako ih je sam nazvao, H (Iks) – zrake, i utvrdio da ovi zraci mogu da prodru u sve predmete do različitih dubina, u zavisnosti od debljine i gustine tih predmeta. U jednom od svojih dela napisao je: „Gledao sam i delimično fotografisao veliki broj takvih slika senki, čije dobijanje ponekad pruža vrlo posebno zadovoljstvo. Imam, na primer, fotografiju senke profila vrata, koja razdvajaju dve sobe (na jednoj strani vrata bila je cev za pražnjenje, a na drugoj ploča), fotografiju senke žice namotane na drvenom kalemu zatvorenog u kutiji sa gomilom tegova, senku komada metala čije su nehomogenosti veoma primetne uz pomoć H – zraka itd.” Postao je široko poznat Rendgenov snimak – fotografija zračenja ženine šake H – zracima. Na njoj, kao na negativu, jasno su bile vidljive bele kosti (pošto je koštano tkivo gušće i zadržava rendgenske zrake, ne dozvoljavajući im da padnu na fotografske ploče) nasuprot tamnijeg mekog tkiva (koje u manjoj meri zadržava H – zrake).

Šta su rendgenski zraci? Danas se odgovor na ovo pitanje može naći u bilo kojem školskom udžbeniku. To je elektromagnetno zračenje, koje zauzima spektralno područje između ultraljubičastog i gama zračenja u rasponu talasnih dužina od 10 2 do 10 -3 nanometara. Daleko, najčešći način za dobijanje ovih zraka je rendgenska cev, u kojoj se elektroni koji izlaze iz katode, kao rezultat termičke ili autoelektronske emisije ubrzavaju električnim poljem i bombarduju metalnu anodu. Anodni atomi pobuđeni udarima elektrona, a i sami elektroni, gube kinetičku energiju kada dođu u kontakt sa supstancom, pa emituju rendgensko zračenje (H – zrake). Pored cevi, izvori ovog zračenja mogu biti prirodni i veštački radioaktivni izotopi, Sunce i drugi svemirski objekti.

Lekari su odmah uočili ogromne mogućnosti rendgenskog zračenja u dijagnostici, a zatim i u lečenju određenih bolesti. Za fizičare je od velike važnosti bila hipoteza koju je 1912. godine izneo nemački fizičar Maks fon Laue da su kristali, trodimenzionalne difrakcione rešetke za H – zrake. Dole, niže, prikazana je difrakcija H – zraka na monokristalu NaV2O5 (u dve projekcije). Dobijena je tankim upadnim snopom H – zraka neprekidnog spektra na nepomičnom kristalu. Zračenje rasejano kristalom, u određenim jasno definisanim smerovima snima se na fotografskom filmu postavljenom normalno na upadni snop zraka. Otkrivanje difrakcije rendgenskih zraka kristalima, Albert Ajnštajn je nazvao jednim od najlepših u fizici.

Difrakcija H – zraka na monokristalu NaV2O5 (u dve projekcije).

Trenutno je sa Rendgenom i njegovim istoimenim zracima povezan čitav niz koncepata i metoda koji čine opsežan deo moderne fizike. Među njima su:

Rendgenska tomografija – metoda ispitivanja slojeva, sloj po sloj strukture heterogenih objekata rendgenskim zračenjem, zasnovana na zavisnosti linearnog koeficijenta apsorpcije H– zraka od sastava i gustine supstance;
Rendgenska topografija – skup metoda za dobijanje slika oštećenja kristala pomoću rendgenske difrakcije;
Rendgenska litografija – metoda mikroelektronske tehnologije koja se sastoji u formiranju zaštitne maske određenog profila na površini podloge usled rendgenskih zraka;
Rendgenska mikroskopija – skup metoda koje nam omogućavaju da proučimo ne samo raspodelu ukupne gustine neke materije, već i raspodelu gustine pojedinih hemijskih elemenata njihovim rendgenskim ozračenjem;
Rendgenska astronomija je grana posmatračke astronomije koja proučava izvore kosmičkog H– zračenja.

Prvi rad Rendgena pod naslovom „Nova vrsta zraka”, objavljen je 28. decembara 1895. godine, a svoju prvu javnu prezentaciju o H – zracima je imao u naučnoj zajednici u Vircburgu, 23. januara, 1896. Drugi rad, „Nova vrsta zraka”, objavljena je 9. marta 1896. godine, a treći, „Daljnja zapažanja o svojstvima H – zraka”, objavljen je u maju 1897. godine. Generalno, Rendgenov rad na novoj vrsti otkrivenih zraka trajao je manje od dve godine. Tada su se njegova interesovanja preselila u druga područja, a njegov sledeći veliki rad – o električnoj provodljivosti kristala – izašao je tek posle više od dvadeset godina.

1901. godine, Rendgen je postao prvi fizičar koji je dobio Nobelovu nagradu. Nagrada mu je uručena „kao priznanje za izuzetno važne zasluge u nauci, izražene u otkriću predivnih zraka”, kasnije nazvanih, u njegovu čast, po njemu.

Rendgen je smatran najboljim eksperimentatorom svog vremena, verovao je samo činjenicama, a u njegovim delima možete pronaći samo ono što u njemu nije izazvalo ni trunku sumnje. Po svojim pogledima i metodama Rendgen je pripadao predstavnicima klasične fizike druge polovine 19. veka; u isto vreme, bio je jedan od onih sjajnih naučnika koji su trasirali put modernoj fizici.

Rendgen je smatran najboljim eksperimentatorom svog vremena, verovao je samo činjenicama, a u njegovim delima možete pronaći samo ono što u njemu nije izazvalo ni trunku sumnje. Po svojim pogledima i metodama Rendgen je pripadao predstavnicima klasične fizike druge polovine 19. veka; u isto vreme, bio je jedan od onih sjajnih naučnika koji su trasirali put modernoj fizici.

Prevod članka, A. Vasilьev-a: „Pervый laureat Nobelevskoй premii po fizike” //Кvant. – 1998. – № 2. – S. 20-21.

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