Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

První století rentgenových paprsků

 |  5. 9. 1995
 |  Vesmír 74, 504, 1995/9

Každý objev musí být připravený. Ke šťastné náhodě, díky níž se po 8. listopadu 1896 stalo jméno würzburgského univerzitního profesora Wilhelma Conrada Röntgena (27. 3. 1845, Lennepe – 10. 2. 1923, Mnichov) součástí kulturní historie lidstva, nemohlo dojít dříve, než byla známa elektromagnetická indukce, princip fotografie a mechanizmus vzniku katodových paprsků.

První dvě z těchto tajemství nám příroda odhalila už ve třicátých letech minulého století; Faradayův objev se datuje 1831 a jen o pár let mladší je fotografie. Roku 1859 objevil Julius Plücker (1801–1868) zvláštní paprsky vyletující z katody výbojové trubice; o deset později bylo zjištěno, že mají negativní náboj a lze je odchýlit magnetickým i elektrickým polem 1) .

Z fyziků, kteří se v poslední čtvrtině 19. století zabývali vlastnostmi katodových paprsků, zůstalo v dějinách přírodních věd zapsáno především jméno Němce Philippa Lenarda. U nás dosáhl v této oblasti prakticky významných výsledků profesor pražské německé vysoké školy technické Dr. Ivan Puluj 2) , ukrajinský fyzik a elektrotechnik působící v Praze v letech 1884 – 1918. Jeho laboratoř v pražské Husově ulici č. 5 navštěvovalo mnoho význačných osobností tehdejší vědy a techniky – Křižík, Kolben, Daněk a později v letech 1911 – 1912 i Albert Einstein. Mezi fyzikálními přístroji, které Puluj zkonstruoval, má k Röntgenovu objevu velmi úzký vztah předchůdkyně žárovky, tzv. Pulujova lampa (obrázek). Je to vakuová trubice, svítící dopadem katodových paprsků na oxidy nebo sirníky vápníku, magnezia, stroncia nebo barya.

Když byl vydán díl Ottova slovníku naučného s písmenem R, psal se rok 1904. V té době se už o Wilhelmu Conradu Röntgenovi mohlo psát jako o prvním nositeli Nobelovy ceny za fyziku. Je pozoruhodné, že text hesla Röntgenovy paprsky v Ottově slovníku není třeba ani po 91 letech podstatněji aktualizovat:

Röntgenovy paprsky, též X-paprsky, nazývá se zvláštní druh záření, které vzniká v trubicích evakuovaných k nejzazšímu téměř zředění, dopadem paprsků kathodových na pevné těleso. Má-li kathoda tvar desky nebo dutého sférického zrcátka, paprsky kathodové dopadají na protější skleněnou stěnu vakuové trubice, jež vlivem záření toho živě fluoruje. Místo nejživější fluorescence jest pak zdrojem Röntgenových paprsků. [...]

Röntgenovy paprsky jsou tmavé, samy sebou nevyvolávají dojmu světelného. Na mnohých tělesích způsobují však dopadem úkazy fluorescence, popř. i fosforescence. Ke studiu X-paprsků užívá se stínítek papírových, pokrytých kyanidem platičito-barnatým nebo wolframanem vápenatým atd.

Mezi nejzajímavější vlastnosti paprsků Röntgenových náleží přímočaré jejich šíření se ze zdroje, různá jejich propustnost rozmanitými látkami a jejich účinek fotografický. Předměty vložené mezi lampu vakuovou a stínítko s látkou fluorující vrhají na stínítko stín. Stín tento je velmi věrný a poukazuje k tomu, že paprsky Röntgenovy vycházejí z místa velmi malého, a odtud se šíří přímočaře. Na této vlastnosti paprsků záleží röntgenografie čili skiagrafie. [...]

Absorpce paprsků Röntgenových je tím větší, čím větší atomové číslo náleží prvku, který paprsky absorbuje. Röntgenovy paprsky nelze odchýlit z jejich dráhy magnetem. Také nebylo možno dokázati lom ani odraz těchto paprsků. Pokusy ohybové nabádají k předpokladu, že záření Röntgenovo má velmi nepatrnou délku vlny.

Röntgenogrammy ruky, na nichž velmi zřetelně vystupují obrysy i struktura kostí, poněvadž tyto absorbují X-paprsky více než maso, získaly Röntgenovi všeobecnou pověst a slávu, vynálezu jeho pak přičítán neobyčejný význam ve vědě lékařské (viz obrázek).

Studiem výboje elektrického zabýval se s velikými úspěchy Lenard 3) , který pracemi svými byl objevu Röntgenova již tak blízko, že jemu by byla právem náležela zásluha objevení nového druhu záření.

Poslední větu nemůžeme přejít bez bližšího vysvětlení. Často se píše, s jakou nevůlí a nepřejícností přijal Lenard zprávu o Röntgenově objevu. Skutečnost byla ovšem složitější. Když se Röntgen začal v roce 1894 systematicky zabývat katodovými paprsky, zopakoval nejdříve všechny experimenty svých předchůdců. Spíše než o nedůvěře k cizím výsledkům to svědčí o snaze nepřebírat bez ověření nic z toho, co mělo být základem dalšího výzkumu. V květnu 1894, kdy připravoval pokusy s absorpcí katodových paprsků, se Röntgen obrátil na svého o 17 let mladšího kolegu Lenarda s prosbou, aby mu poskytl několik hliníkových fólií. Už za tři dny dostal odpověď: Velevážený profesore, dodávka fólií mně dělala vážné těžkosti, protože fabrikanti neradi dodávají fólie neobvykle tenké, nebo nevěnují malým objednávkám dostatečnou pozornost, takže fólie jsou děravé. Dovoluji si Vám proto poslat 2 fólie z mé malé zásoby. Mají tloušťku 0,005 mm.

Lenardova rychlost a ochota překračují rozhodně rámec běžné kolegiality. O dojmu, který na Lenarda udělala zpráva o objevu paprsků za rok a půl později, se nic neříká. Jisté však je, že spolu byli i pak v písemném kontaktu. Hodně se dá ovšem vytušit z pozdějších Lenardových reakcí. Když sám dostal v roce 1905 Nobelovu cenu za práce v oblasti katodových paprsků, prohlásil: Nikdy jsem nepatřil mezi ty, kteří sbírali ovoce; vždy jsem byl, a to opakuji, jen jeden z mnoha, který zasadil stromy nebo se o ně staral. Z těch slov už zní dost trpká a velmi adresná výčitka Röntgenovi. Čím více slávy se v dalších letech prvnímu nositeli Nobelovy ceny za fyziku dostávalo, tím větší byla Lenardova závist. Ještě dva roky před svou smrtí, v roce 1945, prohlásil: Já jsem matkou X-paprsků a právě tak jako porodní bába nemá žádnou zásluhu a není odpovědná za mechanizmus narození dítěte, nemohl být ani Röntgen odpovědný za objev X-paprsků, které mu spadly do klína.

První závěry experimentů, které Röntgen započal pátečního večera 8. listopadu 1895, se objevily černé na bílém na stránkách nepříliš známého německého periodika Sitzungs-Berichte der Physikalisch-medicinischen Gesellschaft zu Würzburg s datem 28. prosince 1895.

Neodborná veřejnost dostává o vědeckých objevech vždy jen zprostředkované informace. Stupeň jejich zkreslení závisí především na profesionalitě tlumočníka.

V Praze otiskly novinu o báječném a podivuhodném vynálezu Národní listy, Národní politika i Bohemie už 7. ledna 1896 – všechny se stejnou chybou: würzburgského profesora fyziky nazývají Routgen. Společným pramenem informací o dalekosáhlém objevu byl článek uveřejněný 5. ledna ve Vídni deníkem Die Presse. Jeho autor prý čerpal ze soukromého dopisu, který od Wilhelma Conrada Röntgena dostal v těch dnech vídeňský fyzik Franz Exner.

Pochybuji, že novináři udělali Röntgenovi svou pohotovostí radost. Stejně jako jejich kolegové v dobách dřívějších i následujících byli placeni lépe za senzace než za umírněnost a seriózní zprávy. Tak se stalo, že čin, hodný první Nobelovy ceny za fyziku, prezentovali jako úžasný objev v oboru fotografie a elektřiny. Dosvědčují to řádky, které přinesla v úterý 7. ledna 1896 svým čtenářům Národní politika.

Dalekosáhlý, neocenitelný vynález, který v oboru lékařství ran učiní zajisté převrat, jakého se i nejodvážnější idealista ani ve snu nenadál, poštěstil se před několika dny profesoru Routgenovi ve Würzburku, ač-li se ovšem potvrdí vše, co až dosud veřejnosti svěřeno bylo. Sestrojil fotografický přístroj, kterým možno fotografovati všechny kosti uvnitř těla lidského a všechny kovové předměty, které se v těle lidském nešťastnou náhodou, poraněním, výstřelem atd. nacházejí. Hlavní součástí tohoto přístroje není ani tak fotografický aparát, který se od obyčejné fotografické komory v ničem neliší, jako spíše umělé osvětlení, jakého ku svým vysoce zajímavým pokusům užívá.

Toto lidskému oku neviditelné, od denního nezávislé světlo vyrábí prof. Routgen tak zvanou Crookesovou rourou, to jest skleněnou rourou se vzduchem na nejvyšší míru zředěným, kterou vede se indukční proud elektrický. Tento vyluzuje z rozředěného vzduchu řečené paprsky pronikající neprůhledné předměty a při tomto světle možno fotografovati na př. i s uzavřenou kasetou fotografickou...

Objev paprsků X začal být velmi brzy využíván i v jiných oborech lidské činnosti než jen v medicíně. Dnes je Röntgenovo jméno součástí názvů mnoha nových oblastí přírodních i technických věd. Připomeňme si alespoň ty nejrozšířenější:

rentgenová defektoskopie (aplikace v medicíně, technice, umění), rentgenová terapie, rentgenová difrakce v technických a přírodních vědách, rentgenová diagnostika plazmatu, rentgenová astronomie, rentgenové lasery, rentgenová fluorescenční analýza, vlnově a energiově disperzní rentgenová spektrální mikroanalýza, rentgenová absorpční analýza, rentgenová topografie, analýza rentgenového záření buzeného energetickými ionty (PIXE, Particle Induced X-ray Emission), spektroskopie fotoelektronů buzených rentgenovým zářením (XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy), rentgenová absorpční fluorescenční spektroskopie (EXAFS, X-ray Absorption Fluorescence Spectroscopy).

Už celé jedno století jsou Röntgenovy paprsky součástí světového kulturního dědictví. A stejně jako všechna pokolení předcházející má také současná generace začínajících fyziků, chemiků, i techniků povinnost s nimi zacházet nezištně a ku prospěchu lidstva – podle odkazu objevitele záření, které ovlivnilo celou naši civilizaci.

Poznámky

1) Při výzkumu vlastností katodových paprsků sehrála důležitou roli Crookesova trubice. Je to skleněná trubice s dvěma elektrodami, z níž byl vyčerpán vzduch až na tlak nižší než asi 2 Pa. Katoda, která mívá tvar dutého vrchlíku, se spojí se záporným pólem vysokého stejnosměrného napětí nebo induktoru, anoda, která bývá umístěna po straně, s pólem kladným. Za těchto okolností vystupuje kolmo z katody záření zvané katodové, které se šíří přímočaře velkou rychlostí a způsobuje při dopadu na sklo trubice žlutozelenou fluorescenci. Záření může tenkým hliníkovým okénkem unikat z trubice do vzduchu, kde se v krátké vzdálenosti úplně absorbuje.
2) Profesor Ivan Puluj se narodil 2.února 1845, necelé dva měsíce před Röntgenem. Letošní 150. výročí Pulujova narození se stalo příležitostí k oslavám i vědeckým konferencím nejen na Ukrajině, ale i v Rakousku. U nás, v zemi, které dal tento vědec nejvíce ze svých tvůrčích sil, upadlo jeho jméno bohužel prakticky zcela v zapomenutí.
3) Philipp Lenard se narodil 7.6.1862 v Bratislavě; tam také získal na německém gymnáziu středoškolské vzdělání. V Německu neslavně proslul “národní fyzikou″ a útoky na “židovskou fyziku″.
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Historie vědy

O autorovi

Ivo Kraus

Prof. RNDr. Ivo Kraus, DrSc., (*1936) vystudoval Matematicko-fyzikální fakultu UK. Na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské se zabývá rentgenostrukturní analýzou a jejími průmyslovými aplikacemi.

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné