فيزياء

اكتشاف الأشعة السينية


مقدمة

في وقت متأخر من بعد ظهر يوم 8 نوفمبر 1895 ، عندما كان الجميع قد انتهوا من يوم عملهم ، كان الفيزيائي الألماني فيلهلم كونراد روينتن (1845-1923) لا يزال في مختبره الصغير تحت أعين خادمه الساهرة. وكما انتاب روينتن ، في تلك الغرفة المظلمة ، انشغاله بمراقبة توصيل الكهرباء من خلال أنبوب كروكس ، لفت انتباه الخادم ، في حالة من الإثارة العالية: "المعلم ، انظر إلى الشاشة!".

على مقربة من الأنبوب المفرغ كانت هناك شاشة مغلفة بالباريوم - البلاتين - السيانيد والتي أظهرت ضوءًا غير متوقع من مضان المادة. قام Roentgen بإدارة الشاشة بحيث كان الوجه بدون المادة الفلورية يواجه أنبوب Crookes ؛ بعد أن لاحظ الإسفار. عندها قرر وضع يده أمام الأنبوب ، ورأى عظامه معروضة على الشاشة. كان روينتجن يلاحظ لأول مرة ما أصبح يسمى أشعة إكس.

قد تكون الفقرة أعلاه دراماتيكية لما حدث بالفعل في ذلك اليوم ، ولكن حقيقة أن التاريخ يسجل أن هذا الاكتشاف الرائع كان له تداعيات مدوية ، ليس فقط في المجتمع العلمي ، ولكن أيضًا في وسائل الإعلام. على سبيل المثال ، بحلول عام 1896 ، أي أقل من عام بعد الاكتشاف ، تم بالفعل نشر حوالي 49 كتابًا وكتيبًا و 1000 مقال حول هذا الموضوع. استطلاع لجونسي في صحيفة أمريكية سانت لويس بوست ديسباتش، يوضح أنه بين 7 يناير و 16 مارس 1896 ، تم نشر أربعة عشر ملاحظة على الاكتشاف والدراسات الأخرى ذات الصلة.

ومع ذلك ، فإن الإشارات الأكثر شهرة إلى هذه النتيجة تميل إلى التقليل من أهمية مؤلفها ، مع التركيز على الجانب المحظوظ من الملاحظة. لا يتم القضاء على هذه النظرة المشوهة لعمل روينتن إلا عندما يدرك المرء حساباته. 50 عامًا في وقت اكتشاف الأشعة السينية ، وأقل من 50 بحثًا منشورًا ، كانت الموضوعات المفضلة لروينتن هي الخواص الفيزيائية للبلورات والفيزياء التطبيقية (في عام 1878 قدم إنذارًا هاتفيًا وفي عام 1879 بارومترًا سائليًا). ). على الأشعة السينية ، نشر ثلاثة أعمال فقط ، وبحلول نهاية حياته لم يكن أكثر من 60. بالنسبة لحائز جائزة نوبل في الفيزياء ، وهذا هو كمية غير معبرة نسبيا. قد يكون هذا الإنتاج "الصغير" نتيجة لمعاييره الصارمة لتقييم النتائج التي تم الحصول عليها. بقدر ما يعلم أي شخص ، كان حريصًا للغاية لدرجة أنه لم يضطر أبدًا إلى مراجعة النتائج المنشورة. عند قراءة أول مقالتين عن الأشعة السينية ، يمكنك رؤية دقة عملك.

بالإضافة إلى الأهمية التي لا يمكن إنكارها في الطب والتكنولوجيا والبحث العلمي الحالي ، فإن اكتشاف الأشعة السينية له تاريخ مليء بالحقائق الغريبة والمثيرة التي تثبت رؤية رونتجن الهائلة. على سبيل المثال ، اشتكى كروكس من مصنع إلفورد لإدخال الصور لإرساله ورقات "محجبة". وضعت هذه الأوراق المحمية بالضوء عادة بالقرب من أنابيب أشعة الكاثود الخاصة بها ، وكانت الأشعة السينية المنتجة هناك (لم يتم اكتشافها بعد) تحجبها. لاحظ فيزيائيون آخرون هذه "الظاهرة" الخاصة بالأوراق المحجبة ، لكنهم لم يربطوها أبدًا بقرب أنابيب أشعة الكاثود! أكثر فضولاً وفضولاً هو حقيقة أن لينارد "تعثر" في الأشعة السينية قبل روينتن ، لكنه لم يلاحظ ذلك. لذلك يبدو أنه لم يكن من قبيل الصدفة أن فضل روينتن. كان اكتشاف الأشعة السينية "ينضج" ، لكنه يحتاج إلى شخص خفي بما فيه الكفاية لتحديد جانبه الرمزي. لفهم السبب ، من الضروري اتباع تاريخ أشعة الكاثود.

أشعة الكاثود وأشعة لينارد مقابل الأشعة السينية

في عام 1838 ، أجرى فاراداي سلسلة من التجارب على التفريغ الكهربائي في الغازات النادرة ، وربط اسمه حتما باكتشاف أشعة الكاثود. ومع ذلك ، نظرًا للصعوبات الفنية في إنتاج فراغ جيد النوعية ، حصلت هذه الأعمال على قوة دفع جديدة بعد عشرين عامًا فقط. هذه المرحلة الجديدة ، التي بدأت في حوالي عام 1858 من قبل الفيزيائي الألماني يوليوس بلوكر (1801-1868) ، أسفرت عن نتائج تحدى الذكاء البشري لمدة أربعين عامًا تقريبًا حتى تم الحصول على فهم جيد لهذه الظاهرة. المذهب أشعة الكاثود (Kathodenstrahlenتم تقديمه من قبل الفيزيائي الألماني يوجين غولدشتاين (1850-1931) في عام 1876 ، عندما قدم التفسير بأن هذه الأشعة كانت موجات في الأثير. التفسير المعاكس ، الذي دافعت عنه اللغة الإنجليزية ، لفت انتباه العالم العلمي في ذلك الوقت. لكروكس ، كانت أشعة الكاثود مشحونة بالجزيئات ، التي شكلت الحالة الرابعة للمادة (يستخدم هذا الاسم اليوم عندما نشير إلى البلازما ، وهو بالضبط ما تحصل عليه عندما تنتج تفريغًا كهربائيًا في غاز رقيق!). في عام 1897 أنهى طومسون الجدل من خلال إظهار أن أشعة الكاثود كانت إلكترونات. على مدار هذه السنوات الأربعين ، يشير عدد من الملاحظات والتعليقات والافتراضات إلى أن العديد من الباحثين "يجوبون باب اكتشاف الأشعة السينية". أندرسون يسرد بعض هذه المؤشرات ؛ يشير روينتن في أول عملين له إلى الاحتمالات التي كان على لينارد القيام بها.

في مقال نشر في عام 1880 ، ذكر جولدشتاين أن شاشة الفلورسنت يمكن أن تكون متحمسة حتى عند حمايتها من أشعة الكاثود. يجب أن يكون هذا العمل المنشور باللغتين الألمانية والإنجليزية على علم بجميع الباحثين المشاركين في هذه الدراسات تقريبًا ، ومع ذلك ، وعلى مدار الخمسة عشر عامًا التالية ، لم يتساءل أحد عن حقيقة أن الشاشة قد تمت تألقها حتى دون التعرض لأشعة الكاثود! كما اقترب طومسون. وقبل عام من اكتشاف الأشعة السينية ، ذكر أنه لاحظ التفسفر في قطع زجاجية على بعد عدة بوصات من الأنبوب المفرغ.

من بين جميع الباحثين ، يبدو أن لينارد كان الأقرب إلى اكتشاف روينتن. متابعة لأعمال معلمه ، هاينريش هيرتز ، أجرى لينارد تجارب للتحقق مما إذا كان يمكن ملاحظة أشعة الكاثود المنتجة داخل أنبوب كروكس في الخارج. تحقيقا لهذه الغاية ، قام ببناء أنبوب كروكس مع نافذة صغيرة من الألومنيوم (حوالي 0.0025 ملم) على الجانب الآخر من الكاثود ، وبدأ في مراقبة أشعة الكاثود خارج الأنبوب من خلال تفاعله مع المواد الفسفورية. في وقت لاحق أصبحت هذه الأشعة معروفة باسم أشعة لينارد. في عام 1894 ينشر لينارد ، في المجلة الألمانية Annalen der Physik، ملاحظاته الأولى ، والتي تبرز:

  1. الأشعة لينارد توعية لوحة التصوير الفوتوغرافي.
  2. يمكن تفريغ قرص ألومنيوم مشحون كهربائيًا عند وضعه في مسار هذه الأشعة ، حتى عندما يكون هذا القرص قد تم وضعه أكثر من 8 سم (أقصى مدى لأشعة الكاثود في الهواء). عندما وضعت اليد أمام الشعاع ، اختفى تأثير الصدمة الكهربائية. وتعليقًا على هذه النتائج ، كتب لينارد:لا يمكن القول ما إذا كنا نراقب إجراء أشعة الكاثود على سطح نافذة الألمنيوم ، أو على الهواء ، أو أخيرًا على القرص المشحون! ومع ذلك ، فإن الإجراء الأخير من غير المرجح للغاية على مسافات كبيرة من النافذة ".
  3. انحرفت الأشعة باستمرار عن طريق المجال المغناطيسي. وهذا يعني أن بعض الأشعة قد انحرفت أكثر من غيرها ، وكان هناك بعض لم ينحرف.

من كل ما هو معروف اليوم ، يترتب على ذلك أن أشعة لينارد تتألف من أشعة الكاثود (الإلكترونات) والأشعة السينية ، لكنه يعتقد أنها كانت أشعة الكاثود فقط! لقد كان كافياً أنه استخدم نافذة من الألومنيوم السميك إلى حد ما بحيث لم تتمكن الإلكترونات من المرور عبرها للحصول على حزمة من الأشعة السينية! وفقًا لأندرسون ، كان لينارد يشعر بخيبة أمل شديدة لأنه فاته هذا الاكتشاف ، ولم يستخدم اسم روينتن مطلقًا عند الإشارة إلى الأشعة السينية.

فيديو: قصة إكتشاف الأشعة السينية - فيلهام رونتجن (أغسطس 2020).