Az 1. részben megismertük Conrad Röntgent, aki 1895-ben katódsugár kísérletei közben fedezte fel a ma a nevét viselő sugárzást.
A katódsugárcső akkoriban a fizikusok egyik fontos kísérleti eszköze volt. Csak a leghíresebbeket említve Sir William Crookes, Heinrich Hertz és Philip von Lenard, vagyis Lénárd Fülöp ért el vele fontos eredményeket. A csőben nagy légritkítású gáz volt. A csőre nagy elektromos feszültséget kapcsoltak, ekkor jelentek meg a csősugarak vagy katódsugarak. Megállapították, hogy a katódsugár a katódból lép ki, egyenes vonalban terjed, mágneses térben eltéríthető, több anyagon fluoreszcenciát okoz. Felismerték, hogy a sugárzás energiát hordoz, és független a katód anyagától. Crookes feltételezte, hogy a katódsugár negatív töltésű molekulák árama. A katódsugarak közel fél évszázados rejtélyét 1897-ben J. J. Thomson oldotta meg, aki kísérletei alapján megállapította, hogy a katódsugár azonos részecskékből áll. Ezek valamennyi atomnak alkotórészei lehetnek, mert nem függenek a katód anyagától vagy a töltőgáztól. Thomson felfedezte tehát az elektront, 1906-ban fizikai Nobel-díjat kapott. (Thomson tanítványa volt a következő nagy tudósgeneráció, amely feltárja majd az atomok, az atommagok világát: Ernest Rutherford, P. Langevin, C. T. R. Wilson, W. L. Bragg, F. W. Aston, saját fia is Nobel-díjas lett 1937-ben az elektron hullámtermészetének kimutatásáért). Az elektron felfedezésével elkezdődött az elemi részecskék felfedezésének máig tartó sorozata. Újabb és újabb atommodellek születtek. Thomson még mazsolás pudingnak képzelte el az atomot, atomjában együtt vannak forgó pozitív és negatív töltések. A történet folytatása már kívül esik írásunk témáján, itt csak utalunk a Bohr-féle atommodell jól ismert képére, amelyen az elektronok már az atommag körül keringenek.
A katódsugárcső története is folytatódik napjainkig. A gázkisülések tanulmányozása vezetett el a fénycsövek megalkotásához, a reklámfeliratok mellett újabban fénycsövek a háztartások energiatakarékos világítótestjei is. A katódsugárcsőből születtek meg az elektroncsövek, a kételektródás diódák, a háromelektródás triódák. Megjelent és hétköznapivá vált a rádió. Ma, az egyre kisebb félvezető eszközök korában is elektroncső a televíziók és számítógép monitorok képcsöve és a magnetron, a mikrohullámú sütő lelke.
Térjünk vissza száz évvel korábbra. A tudomány eredményei elkápráztatták a kortársakat. A fizika felfedezései egyre távolabb vittek a hétköznapoktól, egyre titokzatosabb lett a fizikusok világa. Jól példázzák ezt az érzést G. B. Shaw 1924-ben írt sorai:
„A modern természettudomány meggyőzött minket arról, hogy semmi sem igaz, ami nyilvánvaló, és hogy minden tudományos, ami varázslatos, valószínűtlen, rendkívüli, óriási, parányi, lélektelen vagy iszonyú. … A középkori hittudomány doktorai, akiknek eszébe sem jutott, hogy eldöntsék, hány angyal tud egy tű hegyén táncolni, romantikus hit dolgában siralmasan leszerepeltek a modern fizikusok mellett, akik egybilliomod milliméternyi pontossággal meghatározták a táncoló elektronok mozgását és helyét. A világ minden kincséért sem akarom kétségbe vonni e számítások pontosságát vagy az elektronok létezését (bármik legyenek is azok), Johanna sorsa intelem nekem ilyen eretnekség ellen. Azt azonban nem látom be, miért tartják magukat az elektronokban hívő emberek kevésbé hiszékenyeknek azoknál, akik az angyalokban hittek.”
Shaw szerint az elektronban hisznek az emberek, nem tudásuk van az elektronról, hanem hitük. Sajnos ez a nézet máig divatos maradt, ma is megkérdezik, honnan tudjuk, hogy az a nagyon kicsi elektron, meg a többi szabad szemmel láthatatlan társa valóban létezik, honnan ismerjük tulajdonságaikat? A válasz pedig nagyon egyszerű: a tudományos ismeretek forrása a megismételhető kísérletek sorozata.
Röntgen felfedezése idején még nem „hittek” a elektronokban, a katódsugarak mibenléte nem volt ismert. Érthető tehát, hogy a katódsugarak által előidézett, Röntgen által felfedezett új sugárzást ismeretlennek, X-sugárnak nevezte el. Angolul ma is így hívják a röntgensugárzást. A katódsugárcső nagy sebességű elektronnyalábjai az anódba ütköznek és ekkor keletkezik a röntgensugárzás. Ma már tudjuk, hogy a röntgensugárzás az elektromágneses színkép egyik tartománya, a röntgentől a nagyobb hullámhosszak felé haladva az ibolyántúli, majd a látható fény következik, a másik irányban pedig a gamma-sugarak, amelyekkel hamarosan megismerkedünk.
A költők is gyorsan reagáltak a szenzációs felfedezésre, 1896-ban írta Laurence K. Russel az „Egy hölgy röntgenportréjához” c. versét, amelynek részletét Simonyi Károly könyvéből, „A fizika kultúrtörténeté”-ből idézzük, Szlávik Ferenc kollégám fordításában:
Sudár szépség: az ernyőn átragyog
a gyöngéd ívű karbonát és foszfát,
sugár suhan, foltokba kormányozzák
a voltok, ohmok, rezgő áramok.
Gerince pompás, ok takarni nincsen,
s a kedves húsnak nem akad más dolga,
mint hogy huszonnégy hetykén csinos borda
köré szürkécske glóriát terítsen…
A világháborúban persze nem sudár szépségeket, hanem sebesült katonákat röntgeneztek meg. Későbbi hősünk, Marie Curie 1921-ben megjelent „Radiológia a háborúban” c. könyvéből való felvételen a kézbe fúródott gránátszilánkot tárja fel a röntgenátvilágítás. Az ismeretterjesztés érdekes módját találták meg akkoriban, cigarettás dobozokon mutatták be, magyarázták el a röntgensugárzást. Népszerű karikatúrák viccelődtek azon, hogyan hatol át a sugárzás a Viktória-korabeli sokrétegű alsószoknyán. Marie Curie sokat tett a röntgenvizsgálatok elterjesztéséért, ő szervezte meg a hadsereg egészségügyi röntgenhálózatát, a francia hadseregben „Kis Curie”-nek nevezték a kezdeményezésére felállított röntgenautókat. 1914 végén már 20 darabot állítottak szolgálatba. Lányát, a későbbi Nobel-díjas Irént is megtanította a röntgengépek kezelésére.
Mielőtt megismerkednénk Marie Curie és férje, Pierre Curie saját felfedezéseivel, tekintsük át címszavakban a röntgensugarak további, máig tartó töretlen karrierjét. Az átvilágítási technikák egyre finomodtak, kontraszt anyagokat kezdtek használni, egyre kisebb sugáradaggal tudtak felvételeket készíteni. A sugárzást az orvosi diagnosztika mellett terápiás célokra is alkalmazták. A röntgensugárzás sejtpusztító hatását felismerve már korán bevetették rosszindulatú daganatsejtek elpusztítására, ez ma is gyakorlat. A röntgengép és a számítógép összeházasításából született meg a komputertomográf, amely három dimenzióban ad képet testünk belsejéről. Természetesen nemcsak embereket világítanak át. Átvilágítással tárják fel az iparban a rejtett anyaghibákat, így leplezik le a festményhamisítást, az egymásra festett képeket. A kutatók többek között kristályok szerkezetének feltárása használják. A különböző röntgencsövek mellett ma már részecskegyorsítókkal, szinkrotron forrásokkal is állítanak elő röntgen-sugarakat. Az égbolt sok objektuma is sugároz a röntgen tartományban, a röntgencsillagászat műholdakkal deríti fel őket.
Hozzászólások