Σαν σήμερα, στις 8 Νοεμβρίου του 1895, ο Γερμανός καθηγητής Wilhelm Conrad Röntgen ανακάλυψε τις ακτίνες Χ.
Newsroom
Σαν σήμερα, στις 8 Νοεμβρίου του 1895, ο Γερμανός καθηγητής Wilhelm Conrad Röntgen (Ραίντγκεν, 1845-1923), στο πανεπιστήμιο Wuerzburg (Franken), ανακάλυψε τις ακτίνες Χ ενώ εκτελούσε πειράματα για τη μελέτη φαινομένων ιονισμού λόγω πρόσκρουσης. Η συγκεκριμένη ανακάλυψη έφερε «επανάσταση» για την ανθρώπινη υγεία.
Ιστορικό της Ανακάλυψης των Ακτίνων Χ
Σύμφωνα με τον Γ. Στεργιούδη, κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων, τα οποία πραγματοποιούνταν σε πολύ υψηλές τάσεις, ο ερευνητής παρατήρησε ότι ένα χαρτί καλυμμένο με φθορίζον υλικό έλαμπε κατά τη διάρκεια που λειτουργούσε ο καθοδικός σωλήνας, ακόμα και όταν το χαρτί αυτό μεταφερόταν σε διπλανή αίθουσα. Εν τω μεταξύ, ο Ραίντγκεν, παρατήρησε να απεικονίζεται το χέρι του στη φθορίζουσα οθόνη, με τα οστά να απορροφούν περισσότερη ακτινοβολία απ’ όσο ο περιβάλλων ιστός.
Αυτή η άγνωστη – μέχρι τότε – ακτινοβολία, ονομάστηκε καταρχήν Χ, ενώ μετά τον θάνατο του ερευνητή, ακτινοβολία Röntgen. Γι΄ αυτή την ανακάλυψη, ο Ραίντγκεν έλαβε το Νόμπελ Φυσικής το 1901, ενώ το χρηματικό ποσό του βραβείου του, το δώρισε στο πανεπιστήμιο.
Ακτίνες Χ: Ορισμός και Ενδιαφέρονται Στοιχεία
Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητικής φύσεως, πολύ μικρού μήκους κύματα, τα οποία εντοπίζονται στην περιοχή από 10 έως 0.01 nm. Τα όρια αυτά εμπίπτουν με δύο άλλες περιοχές των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων:
- την περιοχή των υπεριωδών ακτίνων
- την περιοχή των ακτίνων γ
Οι ακτίνες γ εκπέμπονται κυρίως κατά τη μεταστοιχείωση ραδιενεργών ατόμων, οι υπεριώδεις ακτινοβολούνται από πολύ θερμά σώματα ή εκπέμπονται από ιονισμένα αέρια, ενώ οι Χ παράγονται κατά βάση με την πρόσκρουση ταχύτατα κινούμενων ηλεκτρονίων σε μεταλλικό σώμα. Κατά την απότομη μεταβολή της κινητικής ενέργειας των ηλεκτρονίων, ποσοστό περίπου 99% μετατρέπεται σε θερμότητα, ενώ μόλις το 1% αυτής εκπέμπεται ως ακτινοβολία Χ. Οι ακτίνες Χ μπορούν να παραχθούν και δευτερογενώς κατά την πρόσπτωση πρωτογενούς δέσμης σε ένα σώμα (φθορισμός).
Στην ιατρική, χρησιμοποιούνται ακτίνες Χ με μ.κ. (μήκος κύματος) μικρότερο του 0.1 Å. Της ίδιας τάξης μήκους κύματος είναι και οι ακτίνες Χ που χρησιμοποιούντα στην βιομηχανία για τον έλεγχο χυτών αντικειμένων, συγκολλήσεων κ.λπ.
Τα Επόμενα Βήματα
Στους κύκλους των επιστημόνων που ασχολούνταν με τη Φυσική, η ανακάλυψη προκάλεσε φρενίτιδα. Πιο συγκεκριμένα, η πλειονότητα των ευρωπαϊκών ερευνητικών εργαστηρίων εφοδιάστηκε με καθοδικούς σωλήνες και επαγωγικά πηνία για τη δημιουργία υψηλής τάσης για διεξαγωγή σχετικών ερευνών. Ενδεικτικά, το 1896, δημοσιεύτηκαν πάνω από 1000 επιστημονικές εργασίες, σχετικές με το αντικείμενο των ακτινών Χ.
Παράλληλα, τα διάστημα μετά την ανακάλυψη, οι ερευνητές της δομής της ύλης συνειδητοποίησαν ότι, με τις ακτίνες Χ, διέθεταν ένα εξαιρετικό μέσο για τη μετατροπή του αέρα σε σώμα ηλεκτρικά αγώγιμο, ασύγκριτα ανώτερο από οποιοδήποτε ανάλογο του παρελθόντος.
Τη χρονιά που ακολούθησε, λίγο πριν την εδραίωση της πεποίθησης για την ύπαρξη του σωματιδίου «ηλεκτρόνιο», ο J.J. Thomson και ο μαθητής του Ernest Rutherford αξιοποίησαν τις ακτίνες για να ερευνήσουν εκτενώς την αγωγιμότητα των αερίων. Εν μέσω αυτής της διαδικασίας, απέδειξαν ότι, όπως και η αγωγιμότητα των υδατικών διαλυμάτων, οφείλεται σε μικροσκοπικά φορτισμένα σωματίδια θετικά και αρνητικά, ίσως όχι μεγαλύτερα από τα μόρια. Τα σωματίδια που εντοπίζονταν στα διαλύματα έλαβαν την ονομασία «ιόντα» και η ίδια ονομασία δόθηκε στα σωματίδια των αερίων, ενώ εδραιώθηκε και ένας άλλος όρος, ο «ιονισμός των αερίων».
Στους κύκλους των επιστημόνων που ασχολούνταν με τη Φυσική, η ανακάλυψη προκάλεσε φρενίτιδα. Πιο συγκεκριμένα, η πλειονότητα των ευρωπαϊκών ερευνητικών εργαστηρίων εφοδιάστηκε με καθοδικούς σωλήνες και επαγωγικά πηνία για τη δημιουργία υψηλής τάσης για διεξαγωγή σχετικών ερευνών. Ενδεικτικά, το 1896, δημοσιεύτηκαν πάνω από 1000 επιστημονικές εργασίες, σχετικές με το αντικείμενο των ακτινών Χ.
Παράλληλα, τα διάστημα μετά την ανακάλυψη, οι ερευνητές της δομής της ύλης συνειδητοποίησαν ότι, με τις ακτίνες Χ, διέθεταν ένα εξαιρετικό μέσο για τη μετατροπή του αέρα σε σώμα ηλεκτρικά αγώγιμο, ασύγκριτα ανώτερο από οποιοδήποτε ανάλογο του παρελθόντος.
Τη χρονιά που ακολούθησε, λίγο πριν την εδραίωση της πεποίθησης για την ύπαρξη του σωματιδίου «ηλεκτρόνιο», ο J.J. Thomson και ο μαθητής του Ernest Rutherford αξιοποίησαν τις ακτίνες για να ερευνήσουν εκτενώς την αγωγιμότητα των αερίων. Εν μέσω αυτής της διαδικασίας, απέδειξαν ότι, όπως και η αγωγιμότητα των υδατικών διαλυμάτων, οφείλεται σε μικροσκοπικά φορτισμένα σωματίδια θετικά και αρνητικά, ίσως όχι μεγαλύτερα από τα μόρια. Τα σωματίδια που εντοπίζονταν στα διαλύματα έλαβαν την ονομασία «ιόντα» και η ίδια ονομασία δόθηκε στα σωματίδια των αερίων, ενώ εδραιώθηκε και ένας άλλος όρος, ο «ιονισμός των αερίων».
Οι Ακτίνες Χ ως Πεδίο Μελέτης άλλων Ερευνητών κατά τον 20ο αιώνα
Δεκαεπτά χρόνια μετά τη σπουδαία ανακάλυψη, το 1912, ο νεαρός τότε καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Μονάχου, Max von Laue, συνέλαβε την ιδέα για αξιοποίηση των ακτίνων Χ για έρευνα της διάταξης των ατόμων στο εσωτερικό των μετάλλων. Η έρευνα του von Laue στέφτηκε με επιτυχία. Αφενός, έδειξε ότι οι ακτίνες Χ ήταν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος πολύ μικρότερο από το φως, και αφετέρου, φανέρωσε ότι στο εσωτερικό των στερεών η συγκρότηση των δομικών μονάδων παρουσιάζει μία μοναδική αρχιτεκτονική, που φέρει πλέον την ονομασία «κρυσταλλική δομή». Η συγκεκριμένη τεχνική συνέβαλε στη διερεύνηση της ύλης, αποτελώντας τον πρόδρομο για εξέταση της δομής του DNA 40 περίπου έτη αργότερα. Ως προς τις ακτίνες Χ, από τότε, συνιστούν μία συγκεκριμένη περιοχή του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, με τους επιστήμονες διαφορετικών χωρών να δίδουν διαφορετικές ονομασίες.
Έντεκα χρόνια μετά από την έρευνα του von Laue και συγκεκριμένα το 1923, ο Αμερικανός φυσικός Arthur Compton, αξιοποίησε με τη σειρά του τις ακτίνες Χ, πραγματοποιώντας ένα εκ των εγκυρότερων πειραμάτων για την ύπαρξη φωτονίων. Ως προς την ιδέα του, θέλησε να ερευνήσει τη σύγκρουση ενός φωτονίου με ένα ηλεκτρόνιο. Γνωρίζοντας ότι θα μπορούσε να το καταστήσει δυνατό με φωτόνια μεγάλης ενέργειας, σε σχέση με την ενέργεια ιονισμού των ηλεκτρονίων των ελαφρών στοιχείων, επέλεξε ακτίνες Χ, με τις οποίες ακτινοβόλησε ένα κομμάτι γραφίτη. Αυτή η ενέργεια είχε ως σκοπό να διαπιστώσει κατά πόσο τα φωτόνια διασκορπίζονταν από ελεύθερα ηλεκτρόνια σαν να ήταν σωματίδια με ενέργεια και ορμή.
Παράλληλα, ο Compton, διαπίστωσε πως η συχνότητα και κατ’ επέκταση, η ενέργεια διασκορπισμένου φωτονίου, ελαττώνεται όσο αυξάνει η γωνία σκέδασης, με την ελάττωση να συμπίπτει με αυτή που προβλέπει η θεωρητική εφαρμογή της διατήρησης της ενέργειας και της ορμής του συστήματος «φωτόνιο – ηλεκτρόνιο». Το εν λόγω φαινόμενο φέρει την ονομασία «φαινόμενο Compton».
Ακτίνες Χ και άλλες Φωτεινές Ακτίνες
Ιδιότητες που περιλαμβάνουν οι ακτίνες Χ αλλά δεν εντοπίζονται σε άλλες φωτεινές ακτίνες, αφορούν:
- Η εξαιρετικά υψηλή διαπεραστική τους ικανότητα, η οποία οφείλεται στο πολύ μικρό μήκος κύματος που έχουν. Κατά την ακτινοβολία ενός υλικού σώματος με ακτίνες Χ, όπως για παράδειγμα έναν άνθρωπο, το διαπερνούν σε βαθμό που εξαρτάται από το μήκος κύματός τους και από την πυκνότητα του σώματος. Στην πράξη, τα κόκαλα έχουν μεγάλη πυκνότητα, ενώ η σάρκα όχι, με τις ακτίνες να διαπερνούν μόνο τη σάρκα.
- Ιονίζουν τα σώματα που διαπερνούν, προκαλώντας βιολογικές επιδράσεις στους ζωντανούς ιστούς.
- Προκαλούν το φθορισμό διαφόρων σωμάτων.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου