Objev radioaktivity,  který Henri Becquerel načal 24. února 1896, byl dokončen právě před 120 lety.  Fyzika inspiroval objev rentgenového záření učiněný Wilhelmem C. Röntgenem 8. listopadu 1895. Dva pro lidstvo osudové objevy ukazují, jak odlišné mohou být cesty objevů, cesty slávy.

Krátce po polovině 19. století vynalezli německý foukač skla Heinrich Geissler a fyzik Julius Plücker zajímavou hračku: skleněnou trubici s vyčerpaným vzduchem a s elektrodami vtavenými na obou koncích. Když se do elektrod pustilo vysoké napětí (z Ruhmkorffova jiskrového induktoru), překlenul je miniaturní blesk. Něco podobného už sice přírodozpytci dávno znali jako jiskry přeskakující z nabité leidenské láhve, jenže tady šlo o výboj stálý a hlavně – podle velikosti napětí, druhu plynné náplně a hloubky vakua nádherně pestrobarevný.

S takovouto, tu a tam mírně modifikovanou trubicí pak experimentovalo několik vynikajících fyziků (kromě Plückera třeba Johann Hittorf, William Crookes, Phillip Lenard). A právě s Hittorfovou variantou trubice za podzimních večerů roku 1895 pracoval poměrně neznámý profesor würzburské univerzity Wilhelm Conrad Röntgen. Chtěl studovat detekci takzvaného katodového záření vycházejícího z jejího okénka.

To, co vidíme, jsou kosti vaší ruky…

Jako samotář nesnášející vyrušování byl zvyklý pracovat dlouho do noci. Tak i 8. listopadu zahalil trubici černým neprůsvitným papírem (který bezpečně clonil veškeré katodové záření), zhasl světlo a pouštěl do ní stále vyšší napětí. Co se však nestalo? Kromě očekávaných barevných efektů při určité voltáži náhle začalo světélkovat fluorescenční stínítko na sousedním stole. Svítilo, i když badatel mezi ně a trubici vložil laboratorní deník nebo hliníkový plech. A když před ně náhodou nastavil dlaň, strnul v šoku. Rychle k sobě přivedl prvního člověka, na kterého v budově narazil – shodou okolností biologa – a znovu nastavil ruku. Host jen zděšeně konstatoval: „To, co vidíme, jsou kosti vaší ruky…“

Wilhelm Röntgen. Foto: Nobel foundation, Volné dílo / Public domain.

Wilhelm Röntgen. Foto: Nobel foundation, Volné dílo / Public domain.

Po sedmi týdnech náruživého experimentování a ověřování, kdy v laboratoři i jedl a spal (a také pořídil onen slavný rentgenogram ruky své ženy s prstenem) odevzdal 28. prosince tajemníkovi Fyzikálně-lékařské společnosti univerzity ve Würzburgu desetistránkové předběžné sdělení O novém druhu paprsků (později je nazve paprsky X, ovšem zdomácní pod názvem rentgenové záření). Vyšlo 1. ledna 1896 v časopise Společnosti. Těchto „deset stran, které otřásly světem“ vyprovokovalo sérii objevů (o tom bezprostředním bude řeč níže), které zahájily epochu moderní fyziky.

Svůj objev Röntgen předvedl 13. ledna na pozvání (rovné příkazu) císaři Vilémovi II., velkému příznivci věd, pozdějšímu zakladateli soustavy vědeckých ústavů v Německu. Všechny další pozvánky k přednáškám – a že jen pršely – zdvořile odmítal, s jedinou výjimkou povinné přednášky ve Fyzikálně-lékařské společnosti univerzity ve Würzburgu. Proběhla 23. ledna před nabitým sálem univerzitního Fyzikálního ústavu. Korunovalo ji demonstrační pořízení snímku ruky profesora Rudolfa von Köllikera (opět s nádherně kontrastním prstenem). Osmasedmdesátiletý koryfej světové anatomie pak držel řeč, v níž mimo jiné pravil: „Po osmačtyřicet let svého členství ve Fyzikálně-lékařské společnosti jsem nebyl přítomen schůzi, v níž by se jednalo o něčem tak velikém a významném, jako dnes.“

Jeden z prvních snímků paprsku X Wilhelma Röntgena zachycuje levouz ruku vědcovy manželky Anny Berthy Ludwig. Foto: Wilhelm Göntgen, Publiuc Domain.

Jeden z prvních snímků paprsku X Wilhelma Röntgena zachycuje levou ruku vědcovy manželky Anny Berthy Ludwigové. Foto: Wilhelm Röntgen, Volné dílo / Public Domain.

Po předběžném sdělení z Nového roku Röntgen vydal ještě dvě relevantní stati – O novém druhu paprsků II (březen 1896, Würzburg) a Další pozorování vlastností paprsků X (březen 1897, Berlín).

V roce 1901 pak získal vůbec první Nobelovu cenu za fyziku.

Dvanáct týdnů k pravdě

Paříž, pondělí 20. ledna 1896, pravidelné zasedání francouzské Akademie věd. Na jeho konci bývají na programu tzv. notes, krátké vědecké referáty. Dnes matematik Henri Poincaré nechává kolovat snímky pořízené nepřítomným kolegou chirurgem pomocí nových paprsků, které před několika týdny objevil Wilhelm Conrad Röntgen.

Na dotaz čerstvého profesora fyziky na École Polytechnique Henriho Becquerela po konkrétním místě vzniku těch pronikavých paprsků Poincaré odpovídá: Vycházejí z toho místa výbojové trubice, kde její sklo žlutozeleně světélkuje dopadem katodových paprsků.

„To je přece fluorescence,“ konstatuje spíš pro sebe tazatel. (Fluorescence je světélkování trvající jen během budicího ozařování.)

Doma se pak Becquerel ponoří do objemné knihy Světlo, jeho příčiny a účinky, jednoho z děl, která otci vynesla titul akademika. Zamyšleně se probírá reprodukcemi spekter fluorescenčního světla. Což takhle vybrat nějakou fluoreskující sloučeninu, nejlépe rovnou taky žlutozelenou, vybuzením na slunci se pokusit vyvolat v ní onu pronikavou fluorescenci a tu zachytit na fotografickou vrstvu? Kde však vzít takovou sloučeninu? Nenašlo by se něco v rozsáhlých sbírkách sloučenin a minerálů po dědovi (rovněž akademikovi)? Našlo, a hned dvojmo: síran uranylo-draselný a dusičnan uranylu.

„Vybraná sůl, vystavená účinku slunečního záření,“ informuje Becquerel na schůzi Akademie 24. února 1896, „způsobila zčernání fotografické desky přesto, že tato byla zabalena do černého, zcela neprůsvitného papíru. Sloučenina tedy fluoreskuje pronikavým zářením i bez vysokého napětí výbojky.“

Další postup objevování radioaktivity je mimořádně dobře zdokumentován právě díky Becquerelovým notes.

Bequerel ve své laboratoři. Public Domain.

Becquerel ve své laboratoři. Public Domain.

Koncem února bylo pod mrakem a „aparatura“ (tedy uranylová sůl nasypaná na čerstvé, dobře zabalené fotografické desce) zůstala v šuplíku. Becquerel v záchvatu jasnozřivosti desku přesto vyvolává (chce se patrně ujistit, že fluorescence opravdu vyhasla). Nachází černé exponované skvrny přesně v místech, kde na ní ležela sůl!

Za schopnost vydávat pronikavé záření nemůže ani fluorescence, ani fosforescence, nýbrž uran sám o sobě.

„Zkoumaná látka vysílá pronikavé paprsky i bez předchozího ozáření sluncem… Pravděpodobně tedy nejde o fluorescenci, nýbrž o fosforescenci,“ oznamuje Becquerel akademikům 2. března 1896. (Fosforescence je světélkování přetrvávající i nějakou dobu po ukončení osvitu.)

Slunce však stávkuje dál. Za další týden Becquerel hlásí: „Od 3. března, tedy za víc než 160 hodin, záření soli ve tmě nezesláblo!“ Všem fyziky znalým přítomným je jasné, že za tu dobu už by i fosforescence „vyprchala“… O co tedy vlastně jde?

Prodírání neznámem pokračuje: 16. března se akademici dozvídají, že čistý uran září víc než jeho sůl, dva týdny nato zase, že žlutozeleně fluoreskující dusičnan uranylu po rozpuštění ve vodě sice přestane fluoreskovat, ale pronikavé záření vydává dál…

Důkazů přibývá, jen věřit se pořád ještě nechce. Až v pondělí 18. května 1896 Becquerel konečně konstatuje: „Za schopnost vydávat pronikavé záření nemůže ani fluorescence, ani fosforescence, nýbrž uran sám o sobě. Tato vlastnost uranu vůbec nezávisí na jeho umístění, osvětlení nebo fyzikální či chemické podobě.“

Dva roky nato Marie Curieová zavádí pojem radioaktivita.

V roce 1903 Becquerel získává Nobelovu cenu.

Papír a hlas

Některé objevy zrají tak dlouho, že je stačí „jen“ utrhnout. Sem patří Röntgenův objev rentgenového záření jako pokračování více než čtyřicetiletého studia výbojových trubic. Jiné přijdou z čistého nebe, jako právě Becquerelův objev radioaktivity, který vlastně žádnou historii neměl, neboť bezprostředně vyplynul z čerstvého objevu Röntgenova.

Röntgen měl při svém objevu spíše štěstí, Becquerela bezpečně vedla logika fyziky.

To ale zdaleka není všechno, čím se oba veledůsažné objevy liší. Počínaje osobností objevitelů: Röntgen byl solitér, povahou suchar, Becquerel typ společenský. Nebo způsobem práce a prezentací výsledků: Röntgen na objevu pracoval sám, po nocích, za zavřenými dveřmi, přičemž výsledek tajil, dokud si nebyl zcela jist, že se nemýlí. Potom ho zčistajasna publikoval tiskem. Becquerel v laborce rozhodně neponocoval, zato o každém dílčím výsledku, třebas ještě neprověřeném až mylném, okamžitě ústně informoval své kolegy. (Řečeno lapidárně: jeden neřekl vůbec nic, druhý všechno a hned. Až to evokuje úvahy o vrozených rozdílech mezi teutonskou a galskou náturou…) Röntgen měl při svém objevu spíše štěstí, Becquerela bezpečně vedla logika fyziky. Röntgenův efektně vizualizovatelný objev vzbudil okamžité nadšení (navíc ho záhy začala využívat medicína), Becquerelův jen střízlivý ohlas (dokud se věci neujala fenomenální Marie Curieová).

Nicméně ještě jedno mají oba objevy společné: jednoduchost jejich dosažení. Před 120 lety i velký objev visel níž než dnes… Stále však platí, že jakkoli k témuž výsledku ve vědě může vést vícero cest (na kterých většina poutníků beztak zbloudí), správný objev na jejich konci je jediný. A nikdo už ho nezmění.

 

Titulní snímek: První rentgenový snímek ruky manželky Wilhelma Röntgena. Licence: Volné dílo / Public Domain. 

Print Friendly