Как появилось рентгеновское излучение: от эксперимента Рентгена до подвига Склодовской-Кюри

8 ноября состоялся Международный день радиологии и рентгенолога. 127 лет назад, 8 ноября 1895 года, Вильгельм Рентген открыл рентгеновское излучение, что перевернуло мир медицины. Вспоминаем, как на самом деле был изобретен рентген-аппарат и как он менялся на протяжении веков.




Открытие невидимых лучей
Сфера интересов Вильгельма Рентгена, получившего степень философа и высшее образование инженера, выходила далеко за пределы строительства и проектирования. После университета юный исследователь понял, что ему ближе физика с ее непредсказуемыми экспериментами и практическими решениями. Не раздумывая, будущий ученый стал помощником немецкого физика Августа Кундта, пробовал себя в преподавании, изобретал учебные установки, писал научные работы, посвященные оптике и электромагнетизму. Закончилось все званием профессора и должностью ректора Университета Вюрцбурга. Правда, это был вовсе не конец, а только самое начало, за которым следовало шокирующее открытие.

Трубка Крукса

Однажды, после прочитанных лекций, физик остался в лаборатории, чтобы провести эксперимент с вакуумной катодной трубкой. Прибор, названный в честь английского ученого Уильяма Крукса, представлял собой стеклянную колбу с положительно и отрицательно заряженными электродами - катодом и анодом. Рентген подал ток в установку, закрыв ее черным картоном, и выключил свет. Спустя секунду произошло невероятное: покрытая солью бария бумага, лежавшая неподалеку, начала подсвечиваться зеленоватым светом.

Ренген открыл излучение нового типа, способное проходить через большинство твердых предметов, за исключением металлов и человеческих костей. С помощью X-лучей исследователю удалось получить первое рентгеновское изображение - снимок кисти руки своей жены Анны Берты.

Рентгеновский снимок кисти руки с обручальным кольцом

Однако, несмотря на достижения Вильгельма Рентгена, за которые он в 1901 году первым среди физиков был удостоен Нобелевской премии, никто до конца не понимал природы X-лучей.

Исторический факт: за несколько лет до открытия излучения Никола Тесла высказал мысль о возможном негативном влиянии рентгеновских лучей на организм.

Последователи Рентгена
Исследованиями X-лучей, вслед за Рентгеном, занялись физики по всему миру.

● В мае 1896 года на выставке в Нью-Йорке посетителям представили первый рентгеновский аппарат изобретателя Томаса Эдисона. Это событие местные газеты описали как ужасное и впечатляющее одновременно. Гости смогли увидеть изображения частей своего тела на люминесцентном экране, но в тот же момент они получили урок, который заставил задуматься, насколько опасным представляется рентгеновское излучение. Дело в том, что механик, работавший с аппаратом, скончался от тяжелых ожогов.

Сканированное изображение установки для экспериментов с Х-лучами

● Рентгеновские лучи также натолкнули ученое сообщество на мысль о существовании радиоактивности. В частности изучением радиоактивных элементов занимались супруги Кюри. Благодаря их опытам в начале XX века были описаны радиоактивные свойства изотопа калия, способного уничтожать больные клетки внутри живых организмов. Вскоре это знание нашло применение в радиотерапии при лечении онкологии.
● Во времена Первой мировой войны рентген-трубки помогали медикам выявлять пули в телах раненых солдат. Женщина-физик Мария Склодовская-Кюри как раз работала над мобильными рентгеновскими установками для полевых госпиталей. Попытки ученой закончились трагедией, она умерла из-за радиоактивного облучения.

Мария Склодовская-Кюри за рулём мобильной рентгеновской установки

● Изначально Икс-лучи применялись исключительно в медицине и стоматологии, о промышленных нуждах речи не шло - катодные трубны быстро ломались. Но все изменилось в 1913 году, когда появились мощные высоковакуумные рентгеновские трубки, созданные американским физиком-экспериментатором Уильямом Кулиджем. Они выдерживали напряжение в 100 000 В и позволяли делать рентгенограммы различных материалов.
● В России рентгенографией занимались в стенах Санкт-Петербургского, Московского и других университетов. Возможности X-лучей демонстрировали на своих публичных лекциях Иван Боргман, Петр Лебедев, Александр Попов, Орест Хвольсон.
● Макс фон Лауэ, Пол Книппинг и Вальтер Фридрих наблюдали дифракцию рентгеновских лучей на кристаллах, что позволило им обосновать волновой характер X-лучей и изучить их атомную структуру. Уильям Лоренс Брэгг тоже изучал строение кристаллов рентгеновским излучением. Он даже создал собственный аппарат в 1940-х годах.

Рентгеновское микроскопическое изображение

● К середине XX века американский изобретатель Стерлинг Ньюберри выпустил теневой рентгеновский микроскоп. Позже массовое производство подобных аппаратов для последующей продажи запустила компания General Electric.
● На этом эксперименты не заканчивались. Наконец, лауреат Нобелевской премии Риккардо Джаккони обнаружил космические источники рентгеновского излучения. Он участвовал в создании детекторов для ракет и спутников, позволяющих делать уникальные снимки неба. Среди его главных достижений - открытие самого сильного источника рентгеновского излучения в созвездии Скорпиона. Яркий объект назвали Скорпион X-1.

Источник