2023. február 10., 17:28

Az első Nobel-díjas fizikus

Tízéves koromban egy meggondolatlan vakmerőségem miatt az érsekújvári kórházba vittek, mert úgy tűnt, hogy eltört a bal lábfejem. Egy berendezés alá fektettek és kiderült, hogy „csak” csontrepedésről van szó, bár a sérült végtagomat heteken át gipszbe rakva kellett kímélnem. Nos, ez volt az első találkozásom a röntgenkészülékkel, amit később több is követett, hiszen időnként megvizsgálták a tüdőmet, ahogy a legtöbb embertársamét is.

Az első Nobel-díjas
Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923)
Fotó: Wikipédia

Már felnőttként ismerkedtem meg a módszer fizikai lényegével és a névadója életével. Wilhelm Conrad Röntgen (1845–1923) ugyanis a fizika történetének különös alakja volt, aki úgy fedezte fel a később róla elnevezett sugarakat, hogy igazából nem is kereste őket.

Röntgen Németországban, Düsseldorf közelében született. Apja posztógyáros volt, anyja egy holland nő és a szülők 1848-ban a hollandiai Apeldoomba költöztek, miután a posztógyárat is oda telepítették.

A kis Wilhelm hollandul végezte az elemi és a középiskolai tanulmányait, de az utrechti ipariskolából néhány hónappal az érettségi előtt egy csínytevés miatt kicsapták, noha azt nem is ő követte el, hanem egyik osztálytársa, aki karikatúrát rajzolt a táblára az egyik tanárukról, ami megnevettette Röntgent, de nem árulta el, hogy ki volt a tettes, így őt büntették meg. Később magánúton letehette volna az érettségi vizsgát, de görögből és latinból megbukott. Érettségi nélkül viszont csak egyetlen főiskolán tanulhatott, Svájcban a zürichi Műszaki Főiskolán, ahol 1868-ban gépészmérnöki oklevelet szerzett. [Később itt tanult Albert Einstein (1879–1955) is, hasonló okok miatt, mint Röntgen.] Persze gépészmérnökként soha nem dolgozott, mivel már főiskolai tanulmányai során megkedvelte a fizikát és tanára, August Kundt (1839–1894) kísérleti fizikus tanácsára 1869-ben egy gázelméleti témában megvédte doktori disszertációját, ezt követően pedig a tanársegédje lett.

Hamarosan együtt távoztak a würzburgi egyetemre, de Röntgent – mivel nem volt érettségije – nem nevezték ki magántanárnak, végül ezt a címet a strasbourgi egyetemen szerezte meg, majd 1873–1874-ben a hohenheimi mezőgazdasági főiskolán már rendes tanárként oktatott. Két év után visszatért Strasbourgba, mivel Hohenheimben nem volt fizikai laboratórium. 1879-től tíz éven át a Giesseni Egyetem fizikai tanszékét vezette, majd 1889-ben átvette a Würzburgi Egyetem kísérleti fizika tanszékének a vezetését, majd 1900-ban a bajor kormány felkérésére elvállalta a Müncheni Egyetem fizikai intézetének a vezetését. 1901-ben ő lett az első, aki megkapta a fizikai Nobel-díjat a később róla elvezett sugárzás felfedezéséért. Az első világháború alatt Amerikában dolgozott, majd visszatért Münchenbe, ahol 1923. február 10-én (száz évvel ezelőtt) bélrákban elhunyt.

Ennyi röviden az életrajza, most pedig vegyük közelebbről is szemügyre, milyen felfedezésével írta be örökre a nevét a tudomány történetébe.

Itt fedezte fel
Röntgen laboratóriuma
Fotó:  Wikipédia
Az X-sugár

1894-ben Würzburgban kezdte vizsgálni a katódsugárzást, amely akkoriban az egyik legrejtélyesebb jelenségek közé tartozott és sok fizikus képzeletét megmozgatta. Ez a sugárzás egy légritkított üvegcsőben, elektromos áram hatására jön létre: a cső egyik végén található negatív elektródból (katódból) elektronok árama indul el a pozitív elektród (anód) felé, miközben érdekes fényjelenségek kísérik.

Egy pozsonyi születésű, magyar iskolákat végzett, de magát németnek tartó fizikus, Lénárd Fülöp (1862–1947) fontos felismerésekre jutott: a katódsugarakat egy speciális fóliával fedett nyíláson (Lénárd-ablak) sikerült kivezetnie csőből és ezzel igazolta, hogy az atomoknak valamilyen belső szerkezetük van és ez teszi lehetővé, hogy a sugárzás egy része képes áthatolni a fémfólián. Ezért a felismeréséért és az általa kidolgozott – később mások által jelentősen módosított – atomelméletéért 1905-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat. Közel volt egy másik felfedezéshez is, amely ugyancsak a katódsugárzással volt kapcsolatos, de ez végül Röntgennek sikerült.

A katódsugárzást kiváltó elektromos áram erősségét növelve olyan sugarak is keletkeznek, amelyeket csak speciális körülmények között lehet kimutatni. Röntgen 1895. november 8-án a késő éjszakai órákban ismét a katódsugarakat tanulmányozta és véletlenül a berendezés közelében hagyott néhány fekete kartonpapírba csomagolt fényképezőlemezt. Amikor ezeket előhívta, meglepődve látta a lemezen keletkezett fekete foltokat. Később, az elektromos kisülést kísérő fény zavaró hatását kiiktatva egy fekete fóliába tekerte a kisülési csövet, de a mellette elhelyezett papírlemez, amely egy fluoreszkáló vegyülettel (bárium-platina-cianiddal) volt bevonva a leárnyékolás ellenére világítani kezdett. A berendezést kikapcsolva a fluoreszkálás is abbamaradt. A továbbiakban különböző tárgyakat: deszkát, jegyzetfüzetet stb. helyezett a láthatatlan sugárzás útjába, a mögöttük elhelyezett fényképlemezen pedig kirajzolódott a tárgyak alakja. Meglepetésére a kézcsontjai is megjelentek, és az első valóban tudatosan, 20 perces expozíciós idő alatt készített röntgenfelvételen a felesége jól kivehető kézcsontjai láthatók.

Az illető javasolta a röntgensugarak elnevezést
Röntgenfelvétel egy kézről
Fotó:  Wikipédia
Amikor először beszámolt az eredményeiről, többen kételkedve fogadták és a nagy tekintélyű fizikus, Lord Kelvin egyenesen csalást emlegetett. De hamarosan kiderült, hogy mindez valóság. 1896. január 20-án Henri Poincaré (1854–1912) Párizsban bemutatta Röntgen eredményeit, maga a felfedező három nappal később Würzburgban tartott bemutatót, amely során az egyik jelenlévő, Rudolf von Kölliker kezéről felvételt készített. Ő javasolta, hogy az addig X-sugarakként emlegetett jelenséget röntgensugaraknak nevezzék el. Ez ma már általánosan elterjedt, kivéve az angolszász országokat, ahol megtartották az eredeti X-sugárzás megnevezést.
A röntgensugarak alkalmazása

A röntgensugarakat igen rövid idő alatt az orvosi diagnosztikában is alkalmazni kezdték, később pedig bizonyos daganatos betegségek kezelésében is hatékonynak bizonyultak. Röntgent több kitüntetéssel tisztelték meg, Vilmos császár pedig meghívta, hogy tartson előadást a felfedezéséről az udvarnál.

Utolsó dolgozatát a sugarakról 1897-ben publikálta. Megállapította, hogy a katódsugaraktól eltérően ezeket sem az elektromos, sem a mágneses tér nem téríti el, és a röntgensugarak tulajdonságait meghatározza a sugárzási csőre kapcsolt feszültség nagysága is.

Az első fizikusként kapta meg
A Nobel-díj odaítélését igazoló oklevél
Fotó:  Wikipédia
Röviden szólva: míg a katódsugárzást elektronok árama alkotja, a röntgensugarak igen rövid hullámhosszú (azaz nagyfrekvenciájú) elektromágneses hullámok. A 2.10-8 m és a 10-12 m közötti tartományba tartozó sugarakról van szó és az atomok elektronburkában lejátszódó folyamatok során keletkeznek. Ennél rövidebb hullámhosszuk már csak a gammasugaraknak van, ezek viszont az atommagokból származnak. Mindezt azonban már a későbbi kutatások tisztázták.

A röntgensugárzás nyomán a további vizsgálatok vezettek el a radioaktivitás felfedezéséhez, ebben Röntgen már nem vett részt. Később a röntgensugarak révén bepillanthattunk a kristályok belsejébe is, mivel a kristályokat alkotó atomok olyan optikai rácsoknak tekinthetők, amelyeken a röntgensugarak elhajlanak és a fényképlemezen kirajzolják a kristályok szerkezetét.

Magyarországon a Késmárkon született Alexander Béla (1857–1916) volt az első, aki már 1896-ban alkalmazta a röntgensugarakat orvosi diagnózis céljából. Alexander egyébként kétszeresen is áldozata lett a röntgensugaraknak. Várandós feleségét megröntgenezve a magzatot ért káros sugarak miatt az újszülött súlyos betegen jött világra. Őt magát a röntgensugarak okozta károsodás vitte idő előtt a sírba.
Mindig Bélaként írta a keresztnevét
Alexander Béla mellszobra Késmárkon
Fotó:  Facebook

Pozsonyban a katolikus főgimnázium tanárai: Dohnányi Frigyes (1843–1909) – Dohnányi Ernő zeneszerző édesapja – és Polikeit Károly (1849–1921) igazgató 1897-ben a fizikai szertárban berendezték az ország első röntgenlaboratóriumát.

Röntgen világéletében szerény, sőt visszahúzódó ember volt, a pénz sohasem érdekelte, így a felfedezése sem tette gazdaggá, a Nobel-díjjal járó összeget pedig felajánlott az egyetem javára.

Röntgen nevét nemcsak a róla elnevezett sugárzás és berendezés, hanem többek között egy kisbolygó, egy kráter a Holdon és a 111. rendszámú kémiai elem (röntgénium, Rg) is viseli.

1994-ben állították elő
A 111. rendszámú elem - rüntgénium (Rg)
Fotó:  Wikipédia
Megosztás
Címkék

Iratkozzon fel napi hírlevelünkre

A Facebook drasztikusan korlátozza híreink elérését. A hírlevelünkbe viszont nincs beleszólása, abból minden munkanapon értesülhet a nap 7 legfontosabb híréről.