Таинственный свет: 120 лет назад был открыт рентген
8 ноября 1895 года в лаборатории Вильгельма Конрада Рентгена, начальника физического университета Университета Вюрцбурга вечером оставался только сам Рентген. В лаборатории было мрачно.
Исследователь включил катодную трубку, обклеенную со всех сторон чёрной бумагой – и неожиданно на столе засветился экран, покрытый кристаллами цианоплатината бария. Рентген отключили трубку – свечение провалилось сквозь землю. Опять включил – снова показалось.
Физик сделал вывод: из трубки исходит невидимое излучение, которое, однако, приводит к свечению кристаллов и, как позднее выяснилось, засвечивает фотопластинку. Рентген назвал излучение Х-лучами, а позднее их переименуют в рентгеновские.
Изучения продемонстрировали, что лучи – это электромагнитное излучение с большой энергией, больше, чем, к примеру, у ультрафиолета.
Снимки компьютерной томографии черепа египетской дамы-фараона Хатшепсут,
гробницу которой в 1903 году нашёл английский ученый Говард Картер
© EPA/THE DISCOVERY CHANNEL
Через шесть лет по окончании открытия рентгеновское излучение принесло собственному первооткрывателю первую в истории Нобелевскую премию в области физики. И вдобавок рентген радикально поменял современную науку и технику.
Выяснить, что в человека
Для простого человека слово «рентген» свидетельствует не фамилию либо не единицу измерения, а способ изучения. Значительно чаще при таковой неприятной вещи, как перелом.
И вправду, с момента, в то время, когда был опубликован первый рентгеновский снимок руки с кольцом (кстати, не жены Рентгена, как многие думают, а его помощника), как раз рентгеновские лучи остаются самым надежным методом выяснить, что в у человека. За столетие с маленьким медицинский рентген эволюционировал, стал цифровым, дозы облучения, которую приобретает тело человека, уменьшились, а уровень качества изображения многократно улучшилось.
Рентген — эволюционировал.
Рентгеновские снимки грудной клетки актрисы Мэрилин Монро, сделанные в первой половине 50-ых годов XX века в одной из поликлиник Лос-Анджелеса, потом были реализованы на аукционе в Лас-Вегасе в 2010 году за $45 тыс.
© EPA/JULIEN’S AUCTIONS
Рентгеновское излучение поглощают не только кости, но и другие ткани, причем любая по-своему. Именно на этом эффекте основан способ компьютерной томографии (КТ), за что во второй половине 70-ых годов двадцатого века Аллан Кормак и Годфри Хаунсфилд взяли Нобелевскую премию по медицине и физиологии.
В кольца, в котором лежит больной, вращаются источник рентгеновских лучей и приемник. Полученные информацию о том, как ткани тела поглощают рентгеновские лучи, реконструируются компьютером в 3D-картину.
Способ КТ особенно ответствен при инсультах –хоть он и менее точен, чем магнитно-резонансная томография головного мозга, но КТ-диагностика значительно стремительнее. А в то время, когда необходимо узнать, какой как раз инсульт случился – геморрагический (с кровоизлиянием, и тогда больного необходимо безотлагательно класть на стол к нейрохирургу) либо ишемический (в то время, когда тромб затыкает сосуды, и необходимы разжижающие кровь препараты) – любая 60 секунд на счету.
Отыскать недостатки
Рентген подходит и для просвечивания, к примеру, металлов. На глаз нереально выяснить, прочно ли сварили конструкции моста, герметичен ли шов у газопровода и хорошо ли прилегают друг к другу рельсы. Дабы узнать это, существуют разнообразные способы дефектоскопии.
Среди них почетное место занимает рентгеновская дефектоскопия, она же «радиографический контроль сварных швов». Благодаря рентгену возможно заметить недостатки, микротрещины, включение пузырьков воздуха, шлака.
Убить опухоль
Кроме того ультрафиолетовое излучение в громадных дозах разрушает живую материю – что уж сказать о куда более высокоэнергетических рентгене либо гамма-лучах. Как раз из-за убийственной силы рентгена сотрудники радиологических отделений, каковые делают нам рентген и компьютерную томографию, на протяжении изучений надевают свинцовые фартуки, каковые не пропускают рентгеновские лучи.
Сам больной приобретает маленькую дозу, с которой замечательно справляются механизмы «починки» ДНК (за открытие которых дали нобелевскую премию 2015 года по химии), а вот сотрудники лаборатории без фартуков каждый день приобретали бы громадную дозу.
Но медицина придумала, как применять эти ужасные особенности рентгена во благо: твёрдое излучение превосходно подходит чтобы убивать раковые опухоли. Само собой разумеется, у таковой терапии неизбежны побочные эффекты, но, в то время, когда на одной чаше весов – вред, с которым организм может совладать, а на другой – неизбежная смерть от рака, выбор очевиден.
Вопреки распространенному точке зрения, самая популярная разновидность лучевой терапии применяет твёрдое рентгеновское излучение, а не гамма-лучи еще более высокой энергии. Дабы «добыть» Х-лучи, радиоактивные вещества не употребляются: вместо этого электроны сперва разгоняют до высоких скоростей в магнитном поле, а после этого тормозят их. «Лишняя» энергия выделяется в виде рентгеновских лучей, каковые и убивают опухоль.
Определить структуру вещества
Еще один плюс рентгеновского излучения – у него весьма маленькая протяженность волны. Соответственно, его возможно применять для разглядывания весьма мелких предметов.
У «простого» излучения в оптическом диапазоне протяженность волны намного больше, исходя из этого с его помощью нереально заметить отдельные молекулы, размер которых каковые меньше этого значения. Электромагнитные волны оптического диапазона попросту не будут «подмечать» эти молекулы, огибая его.
А вот рентген превосходно подходит для изучения структуры весьма мелких объектов. Менее чем через 2 десятилетия по окончании открытия лучей, сын и отец, Уильям Генри и Уильям Лоуренс Брэгги осознали, что, применяя рентгеновское излучение, а, правильнее, дифракцию рентгеновских лучей на кристалле вещества, определить структуру кристаллической решетки.
Так показался рентгеноструктурный анализ, а «домашний подряд» взял Нобелевскую премию в области физики 1915 года (Брэгг-младший так и вовсе стал самым молодым естественнонаучным лауреатом премии за все времена – приз досталась ему в 25 лет!).
Позднее оказалось, что так возможно определять и структуру белков, основное – вырастить из них кристаллы. Это процесс – настоящее мастерство, и в первый раз его удалось осуществить английскому химику Дороти Кроуфут-Ходжкин, которая в первой половине 60-ых годов двадцатого века удостоилась за свои работы Нобелевской премии по химии (всего дамы приобретали высшую научную приз в данной категории четыре раза).
Более того, рентген вместе с еще одним «нобелевским» изобретением отечественных Николая Александра Басова и соотечественников Прохорова – лазером, помог еще глубже пробраться в структуру биологических молекул. на данный момент в Европе подготавливается к запуску интернациональный проект рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL), куда уже выстроились в очередь со собственными опытами ученые, трудящиеся в области наук о живом. Рентгеновское лазерное излучение будет употребляться для еще более правильного определения структур кристаллов биомолекул.
Выяснить, что во Вселенной
Открытие Вильгельма Конрада Рентгена разрешило не только выяснить, как устроено вещество, но и заметить самые таинственные объекты во Вселенной – черные дыры.
Черная дыра поглощает все около – кроме того свет, исходя из этого встретиться с ней конкретно запрещено. Падая на дыру, вещество разгоняется до огромнейших скоростей. Наряду с этим оно разогревается и начинает излучать в рентгеновском диапазоне.
Как раз исходя из этого «заметить» черную дыру возможно как раз при помощи рентгеновских телескопов. Один из первых рентгеновских источников на небе – Лебедь Х-1 – был открыт в первой половине 60-ых годов двадцатого века, и сейчас большая часть ученых уверены, что это черная дыра массой около 15 солнечных весов.
К счастью для людей, рентгеновские лучи не попадают через земную воздух – в противном случае возможности судьбы на планете были бы туманными. Но из-за данной радостной особенности рентгеновские телескопы приходится запускать в космос.
Самые заслуженные – аппарат NASA Сhandra и европейский XMM-Newton трудятся на орбите до сих пор, а совсем не так долго осталось ждать в космос обязан отправиться и российско-германский телескоп «Спектр-рентген-гамма». Не считая черных дыр, такие телескопы «видят» и другие экзотические объекты типа нейтронных звезд либо квазаров (но, базой квазара также есть черная дыра в центре галактики).
Источник: ИТАР-ТАСС
Галилео. История изобретений. Рентген
