Nyolcvan éve halt meg Röntgen

Nyolcvan éve, 1923. február 10-én halt meg Münchenben Wilhelm Conrad Röntgen német fizikus, a róla elnevezett röntgensugarak felfedezője.

1896-ban készült felvétel Wilhelm Conrad Röntgenről

1845. március 27-én született Lennepben, Remscheid mellett, apja posztókészítő és -kereskedő volt. A család 1848-ban Hollandiába költözött, az ifjú Röntgen az utrechti Technikai Iskolában tanult. Innen azonban kicsapták, mivel nem volt hajlandó elárulni egy osztálytársát, aki tanárukról karikatúrát készített. Végül a zürichi műegyetemen szerzett gépészmérnöki oklevelet 1868-ban.

August Adolph Kundtnak, a kor jelentős hang-, fény- és gázelméleti fizikusának asszisztense lett, aki magával vitte Würzburgba, majd 1873-ban Strasbourgba. Itt egyetemi magántanár, majd rendkívüli tanár lett. 1879-ben a giesseni egyetem fizikaprofesszorává nevezték ki. 1888-ban a würzburgi egyetemen kapott tanszéket, majd 1900-1920 között Münchenben vezette az egyetemi fizikai intézetet.

Főként az eletromágnesség, az optika, a kristályfizika és a molekuláris fizika érdekelte. 1895. november 9-ére virradóra a Crookes-cső katódsugaraival kísérletezett. A sugarak légritkított térben magas feszültség melletti kisüléseknél keletkeznek, és elektronokból állanak, melyek a fényt megközelítő sebességgel repülnek.

Észrevette, hogy egy közelben lévő, fluoreszkáló bárium-platino-cianür ernyő ragyogó fényes lett, ha áram haladt át a csövön. Ha egy fekete papírral fedte be a csövet, a fluoreszcencia nem tűnt el, egy fémlap azonban megszüntette a hatást. Az újonnan felfedezett, és általa X-sugaraknak nevezett sugárzás számos átlátszatlan tárgyon, így az emberi testrészeken is áthatolt. Röntgen az első fényképet felesége kezéről készítette: a felvételen tisztán látszottak a csontok és a karikagyűrű.

A sugarak intenzitását lényegesen növelni lehetett, ha a katódsugár útjába nehézfém lemezt, antikatódot helyezett el. Később megállapították, hogy a sugarak (mai néven röntgensugarak) kibocsátását a katódsugarat alkotó, gyorsan mozgó elektronoknak az útjukba helyezett lemezbe ütközése hozza létre. Ha mozgásukat valami megállítja, mozgási energiájuk igen rövid hullámhosszúságú elektromágneses hullámokká alakul át.

A röntgensugarak hullámhossza a milliméter milliomod és százmilliomod része között változik. Áthatolási képességük az anyag atomsúlyával, sűrűségével és rétegvastagságával arányos. E tulajdonságai alkalmassá teszik az anyagok belső szerkezetének és az emberi test belsejének vizsgálatára. Áthatolásuk után tulajdonképpen a testek árnyéka látható, illetve filmen rögzíthető. A különböző sűrűségű anyagok árnyéka más-más árnyalatú, ezért az egyes szervek, csontok, illetve az anyag belső hibái kirajzolódnak. A röntgensugaraknak gyógyító hatása is van, daganatokat, gyulladásokat kezelnek vele.

A találmányt Röntgen egy hónap múlva publikálta, két hónappal a felfedezés után, 1896. január 10-én már ismertették a francia Akadémián, ahol egy emberi kéz és egy béka átvilágított képét mutatták be. 1896. január 20-án már e sugarak segítségével illesztettek egybe Angliában egy törött kart. Röntgen nagy
felfedezéséért 1901-ben elsőként kapta meg a fizikai Nobel-díjat.

Mivel az X-sugarakat a mágneses tér nem térítette ki útjukból, Röntgen feltételezte, hogy azok a fényhez hasonló természetűek. Évekig hiába kísérletezett, hogy a fénytörés és a visszaverődés jelenségét kimutassa rajtuk, a sugarak ugyanis igen kis hullámhosszuk miatt a szokásos optikai rácsokon nem mutattak szétszóródást (diffrakciót), sem interferenciát, azaz egymás felerősítését és gyengítését, ami szintén az irányváltozás következménye. A röntgensugarak diffrakcióját végül 1912-ben a szintén Münchenben tanító Max von Laue elméleti feltételezése alapján munkatársai, Friedrich és Knipping mutatták ki, kristályrács segítségével. (Ezért Laue kapott Nobel-díjat, 1914-ben.)

A kristályrácsot egymástól tízmilliomod milliméter távolságra elhelyezkedő atomok, illetve molekulák alkotják. A röntgensugarak behatolnak a kristályba, és minden egyes belső rétegen visszaverődik egy részük. Ezek azután, a hullámok fázisától függően vagy erősítik, vagy kioltják egymást, így jön létre a diffrakciós kép. Amikor Laue megmutatta Röntgennek a képeket, ő azonnal tudta, hogy ez az, amit oly hosszú időn át keresett.

Röntgen feleségének bal kezéről készített eredeti felvétel

Mintegy fél évszázaddal e felfedezések után a röntgensugárral kapcsolatban ismét odaítélték a Nobel-díjat: Allan M. Cormack és Godfrey Newbold Hounsfield kidolgozták a komputer-tomográf matematikai modelljét, amely rétegfelvételek készítését teszi lehetővé, mintegy metszetekben vizsgálja az emberi szervezetet.

Strasbourgi évei alatt Röntgen a gázok fajhőjét tanulmányozta, majd a fénypolarizáció síkjának elektromágneses úton történő elforgatását mutatta ki, és a kristályok hővezetéséről írt értekezést. Giessenben és Würzburgban az összenyomhatóságra, a belső súrlódásra és a felületi feszültségre vonatkozó írásai jelentek meg. A szigetelők elektromos térben való mozgatásakor keletkező röntgenáram is az ő nevét viseli. Arra is ő jött rá, hogy a sugarak ártalmai ellen ólomlemezzel kell védekezni.

Röntgen érdeme korszakos felfedezésével kapcsolatban kettős: felfigyelt és további vizsgálatra érdemesnek tartott egy olyan jelenséget, amely a fő vizsgálati vonalából kiesett, továbbá igen rövid idő alatt megállapította az újfajta sugárzás minden olyan tulajdonságát, amely a gyakorlati hasznosításhoz szükséges volt.

Fábri Ferenc