110 lat temu Roentgen odkrył promieniowanie X

Bezkrwawa podróż w głąb ludzkiego ciała dzięki zdjęciom, badanie struktury materiałów lub odległych gwiazd - wszystko to zawdzięczamy promieniom, odkrytym przez niemieckiego fizyka. Właśnie mija 110 lat od tego wydarzenia.

PROMIENIE PODOBNE DO ŚWIATŁA

Wiedza dotycząca promieniowania X przyczyniła się do rozwoju m.in. medycyny, mineralogii, inżynierii materiałowej i astrofizyki.

Promieniowanie rentgenowskie to fale elektromagnetyczne o takiej samej naturze jak światło, ale o znacznie mniejszych długościach fali. Powstaje m.in. w lampie próżniowej zawierającej anodę i katodę, podłączonej do źródła wysokiego napięcia. Uwalniane z katody elektrony zmierzają w stronę anody, a w momencie wyhamowywania emitowane jest promieniowanie. Roentgen nazwał je promieniowaniem X, ze względu na niezwykłe własności.

Promieniowanie to, podobnie jak światło, nie ulega odchylaniu w polu magnetycznym. Nie jest  strumieniem cząstek naładowanych,posiada jednak zdolność przenikania przez różnego rodzaju materiały nieprzezroczyste dla światła. "Ta zdolność okazała się szalenie ważna dla późniejszych zastosowań promieniowania" - podkreśla prof. Pluta.

NAUCE POMÓGŁ PRZYPADEK

Wilhelm Roentgen dokonał swojego odkrycia 8 listopada 1895 roku w Instytucie Fizyki uniwersytetu w Wuerzburgu. Promienie X odkrył przypadkowo, zajmując się promieniowaniem katodowym.

"Promieniowanie katodowe pojawia się w momencie przyłożenia wysokiego napięcia do dwóch elektrod w rurze próżniowej. Wtedy, w wyniku istniejącej różnicy potencjałów, elektrony emitowane z rozżarzonej katody zmierzają do anody" - wyjaśnia prof. Pluta.

Szklana rura próżniowa, którą wykorzystywał w doświadczeniu Roentgen, zawierała małe okienko z cienkiej blaszki, przez które na zewnątrz wydostawało się promieniowanie katodowe. Niemiecki fizyk chciał sprawdzić, w jakim stopniu może wydostawać się też przez samą rurę. Owinął ją więc czarnym, nieprzepuszczającym światła papierem. W trakcie badania zobaczył, że na ekranie fluorescencyjnym, który znajdował się w pewnej odległości od lampy, pojawiło się świecenie, znikające po wyłączaniu napięcia.

"Badacz stwierdził, że gdy do elektrod przyłoży się napięcie, z lampy emitowane jest nieznane promieniowanie, znacznie bardziej przenikliwe niż promieniowanie katodowe" - mówi prof. Pluta.

Jak podkreśla, odkrycie Roentgena spowodowało lawinę poźniejszych odkryć. Już rok później Henri Becquerel odkrył, także przez przypadek, zjawisko promieniotwórczości. Odkrycie to wykorzystała następnie w swoich badaniach wielka polska badaczka, dwukrotna laureatka Nagrody Nobla, Maria Skłodowska-Curie.  

MEDYCYNA, INŻYNIERIA, ASTROFIZYKA...

Przenikanie promieni X przez różnego rodzaju materiały znalazło zastosowanie m.in. w medycynie. Okazało się, że inaczej jest ono pochłaniane przez tkankę miękką, a inaczej przez kości.

"Dość szybko odkryto, że nie trzeba +kroić+ człowieka, by obejrzeć wewnętrzną strukturę. Można ją bowiem zobaczyć dzięki zdjęciom, polegającym na naświetlaniu wybranego fragmentu ciała wiązką promieni X, które następnie zaczerniają kliszę fotograficzną" - wyjaśnia prof. Pluta. W medycynie promieniowanie to wykorzystuje się także w terapii antynowotworowej.

Promieniowanie Roentgena znajduje zastosowanie w fizyce materiałowej, m.in. do badania struktury kryształów, wykrywania defektów w materiałach itp.

Z promieniowaniem X spotykamy się nie tylko na Ziemi. Jest ono emitowane także z kosmosu. "Ilość promieniowania docierającego na powierzchnię Ziemi, jest jednak niewielka i niegroźna dla zdrowia" - zaznacza prof. Pluta.

Dzięki niemu możliwe jest także badanie obiektów  astronomicznych. "Zupełnie inne informacje uzyskuje się dzięki badaniu obiektów kosmicznych za pomocą teleskopów pracujących w obszarze promieniowania rentgenowskiego, a inne za pomocą teleskopów pracujących w świetle widzialnym" - podkreśla prof. Pluta.

Jak zaznacza, takie teleskopy nie są jednak wystarczająco efektywne kiedy pracują na powierzchni Ziemi. Promieniowanie rentgenowskie jest bowiem silnie pochłaniane przez atmosferę. Stąd też pomysł montowania ich na satelitach.

"Najwięcej promieniowania X dociera do nas wskutek diagnostyki medycznej. Trzeba mieć świadomość, że wprawdzie to promieniowanie jest znakomitym narzędziem diagnostycznym, ale może być także, w przypadku przedawkowania, niebezpieczne dla zdrowia" - podkreśla naukowiec.

Jego zdaniem, jedno-dwa prześwietlenia rocznie nie są niebezpieczne dla zdrowia. W przypadku comiesięcznych prześwietleń, "może to już być przekroczenie granicy bezpieczeństwa". "Warto jednak  zauważyć, że produkuje się coraz bezpieczniejszą aparaturę do prześwietleń lub tomografii komputerowej. Potrzebuje ona coraz mniejszej dawki promieniowania do określenia nieprawidłowości w strukturze prześwietlanej części ciała" - mówi naukowiec.

PAP - Nauka w Polsce, Bogusława Szumiec-Presch
reo