Physik

Röntgen-Entdeckung


Einleitung

Am späten Nachmittag des 8. November 1895, als alle ihren Arbeitstag beendet hatten, befand sich der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) noch in seinem kleinen Labor unter den wachsamen Augen seines Dieners. Als sich Röntgen in diesem dunklen Raum mit der Beobachtung der Elektrizitätsleitung durch eine Crookes-Pfeife beschäftigte, fiel ihm der Diener in einem Zustand der Aufregung auf: "Lehrer, schau auf den Bildschirm!".

In der Nähe der Vakuumröhre befand sich ein mit Bariumplatincyanid beschichteter Schirm, auf den eine unerwartete Helligkeit aufgrund der Fluoreszenz des Materials projiziert wurde. Röntgen drehte den Bildschirm so, dass das Gesicht ohne das fluoreszierende Material zur Crookes-Röhre zeigte; dennoch beobachtete er die Fluoreszenz. In diesem Moment beschloss er, seine Hand vor die Röhre zu legen und seine Knochen auf die Leinwand zu projizieren. Röntgen beobachtete zum ersten Mal, was als Röntgenstrahlen bezeichnet wurde.

Der obige Absatz mag eine Dramatisierung dessen sein, was an diesem Tag tatsächlich passiert ist, aber die Tatsache, dass die Geschichte Aufzeichnungen macht, ist, dass diese fantastische Entdeckung nicht nur in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, sondern auch in den Massenmedien eine durchschlagende Auswirkung hatte. Zum Beispiel waren bereits 1896, weniger als ein Jahr nach der Entdeckung, ungefähr 49 Bücher und Broschüren sowie 1.000 Artikel zu diesem Thema veröffentlicht worden. Eine Umfrage von Jauncey in der US-Zeitung St. Louis Post-Versandzeigt, dass zwischen dem 7. Januar und dem 16. März 1896 vierzehn Aufzeichnungen über die Entdeckung und andere verwandte Studien veröffentlicht wurden.

Die bekanntesten Verweise auf diese Entdeckung neigen jedoch dazu, das Verdienst des Autors herunterzuspielen und den zufälligen Aspekt der Beobachtung zu betonen. Diese verzerrte Sichtweise auf Roentgens Werk wird erst aufgehoben, wenn man sich seiner Berichte bewusst wird. Zum Zeitpunkt der Entdeckung der Röntgenstrahlung 50 Jahre alt und weniger als 50 veröffentlichte Artikel, waren Röntgenes bevorzugte Themen die physikalischen Eigenschaften von Kristallen und die angewandte Physik (1878 präsentierte er einen Telefonalarm und 1879 ein Aneroidbarometer). ). Er veröffentlichte nur drei Röntgenarbeiten und war am Ende seines Lebens nicht älter als 60 Jahre. Für einen Nobelpreisträger in Physik ist dies eine relativ unaussprechliche Summe. Diese "kleine" Produktion kann eine Folge seiner strengen Kriterien zur Bewertung der erzielten Ergebnisse sein. Soweit bekannt, war er so vorsichtig, dass er die veröffentlichten Ergebnisse nie überprüfen musste. Wenn Sie Ihre ersten beiden Artikel über Röntgenbilder lesen, können Sie die Genauigkeit Ihrer Arbeit sehen.

Neben der unbestreitbaren Bedeutung für Medizin, Technologie und aktuelle wissenschaftliche Forschung steckt in der Geschichte der Röntgenforschung eine Fülle von interessanten Fakten, die Roentgens enorme Einsichten belegen. Zum Beispiel beschwerte sich Crookes sogar über die fotografische Eingabefabrik von Ilford, weil sie ihm "verschleierte" Papiere geschickt hatte. Diese lichtgeschützten Papiere wurden normalerweise in der Nähe ihrer Kathodenstrahlröhren platziert, und die dort erzeugten (noch nicht entdeckten) Röntgenstrahlen verschleierten sie. Andere Physiker haben dieses "Phänomen" von verschleierten Papieren beobachtet, aber nie damit in Verbindung gebracht, dass sie sich in der Nähe von Kathodenstrahlröhren befinden! Neugieriger und faszinierender ist die Tatsache, dass Lenard vor Röntgen auf Röntgenstrahlen "gestolpert" ist, es aber nicht bemerkt hat. Es scheint also, dass nicht nur der Zufall Röntgen begünstigte. Die Entdeckung der Röntgenstrahlen war "reif", aber es brauchte jemanden, der subtil genug war, um seinen ikonoklastischen Aspekt zu identifizieren. Um zu verstehen, warum, ist es notwendig, die Geschichte der Kathodenstrahlen zu verfolgen.

Kathoden- und Lenardstrahlen versus Röntgenstrahlen

1838 führte Faraday eine Reihe von Experimenten mit elektrischen Entladungen in verdünnten Gasen durch und verband seinen Namen definitiv mit der Entdeckung von Kathodenstrahlen. Aufgrund der technischen Schwierigkeiten bei der Herstellung von Vakuum guter Qualität erhielten diese Arbeiten jedoch erst zwanzig Jahre später neue Impulse. Diese neue Phase, die um 1858 vom deutschen Physiker Julius Plücker (1801-1868) begonnen wurde, führte zu Ergebnissen, die die menschliche Intelligenz fast vierzig Jahre lang herausforderten, bis ein gutes Verständnis des Phänomens erreicht war. Die Stückelung Kathodenstrahlen (Kathodenstrahlen) wurde vom deutschen Physiker Eugen Goldstein (1850-1931) im Jahr 1876 eingeführt, als er die Interpretation vorstellte, dass diese Strahlen Wellen in der Erde waren Äther. Eine von den Engländern verteidigte gegenteilige Interpretation erregte auch die Aufmerksamkeit der damaligen wissenschaftlichen Welt. Für Crookes waren Kathodenstrahlen geladene Moleküle, aus denen sich die vierter Stand der Materie (Dieser Name wird heute verwendet, wenn wir uns auf Plasma beziehen. Genau das erhalten Sie, wenn Sie eine elektrische Entladung in einem dünnen Gas erzeugen!). 1897 beendete Thomson die Kontroverse mit dem Nachweis, dass Kathodenstrahlen Elektronen waren. Im Laufe dieser 40 Jahre deuten eine Reihe von Beobachtungen, Kommentaren und Hypothesen darauf hin, dass mehrere Forscher "die Tür zur Entdeckung von Röntgenstrahlen geöffnet haben". Anderson listet einige dieser Indikationen auf; In seinen ersten beiden Arbeiten verweist Roentgen auf die Möglichkeiten, die Lenard hatte, um die Entdeckung zu machen.

In einem Artikel, der 1880 veröffentlicht wurde, erwähnt Goldstein, dass ein fluoreszierender Schirm selbst dann angeregt werden könnte, wenn er vor Kathodenstrahlen geschützt ist. Diese in deutscher und englischer Sprache veröffentlichte Arbeit muss fast allen an diesen Studien beteiligten Forschern bekannt sein. In den nächsten fünfzehn Jahren stellte jedoch niemand in Frage, dass der Bildschirm fluoresziert, auch ohne von Kathodenstrahlen getroffen zu werden! Auch Thomson kam näher; Ein Jahr vor der Entdeckung von Röntgenstrahlen berichtete er, dass er Phosphoreszenz in Glasstücken beobachtet hatte, die mehrere Zoll von der Vakuumröhre entfernt waren.

Von allen Forschern scheint Lenard der Entdeckung Röntgenens am nächsten gekommen zu sein. Lenard setzte die Arbeit seines Lehrers Heinrich Hertz fort und führte Experimente durch, um zu überprüfen, ob die in einer Crookes-Röhre erzeugten Kathodenstrahlen im Freien beobachtet werden konnten. Zu diesem Zweck konstruierte er eine Crookes-Röhre mit einem kleinen Aluminiumfenster (ungefähr 0,0025 mm dick) auf der gegenüberliegenden Seite der Kathode und begann, Kathodenstrahlen außerhalb der Röhre durch ihre Wechselwirkung mit phosphoreszierenden Materialien zu beobachten. Später wurden diese Strahlen als bekannt Lenardstrahlen. 1894 veröffentlicht Lenard in der deutschen Zeitschrift Annalen der Physik, seine ersten Beobachtungen, unter denen hervorstechen:

  1. Lenardstrahlen sensibilisierten eine Fotoplatte.
  2. Eine elektrisch geladene Aluminiumscheibe entlud sich, wenn sie in den Strahlengang gelegt wurde, selbst wenn diese Scheibe mehr als 8 cm (maximale Reichweite der Kathodenstrahlen in der Luft) platziert wurde. Wenn die Hand vor den Strahl gelegt wurde, verschwand der Elektroschockeffekt. Zu diesen Ergebnissen schrieb Lenard:Es kann nicht gesagt werden, ob wir eine Wirkung der Kathodenstrahlen auf die Aluminiumfensteroberfläche oder auf die Luft oder schließlich auf die geladene Scheibe beobachten! Die letzte Aktion ist jedoch in großer Entfernung vom Fenster sehr unwahrscheinlich. ".
  3. Die Strahlen wurden kontinuierlich durch ein Magnetfeld abgelenkt; das heißt, einige Strahlen wurden stärker abgelenkt als andere, und es gab einige, die nicht abgelenkt wurden.

Aus all dem, was heute bekannt ist, folgt, dass Lenardstrahlen aus Kathodenstrahlen (Elektronen) und Röntgenstrahlen bestanden, aber er glaubte, dass es sich nur um Kathodenstrahlen handelte! Es war genug, dass er ein ziemlich dickes Aluminiumfenster verwendet hatte, damit die Elektronen nicht hindurchtreten konnten, um einen Röntgenstrahl zu erhalten! Laut Anderson war Lenard zutiefst enttäuscht, diese Entdeckung verpasst zu haben, und benutzte nie den Namen Röntgen, wenn er sich auf Röntgenstrahlen bezog.