Лучи икс
Первая весть
В январе 1896 года весь земной шар облетело странное известие.
Какому-то немецкому ученому удалось открыть неведомые дотоле лучи, обладающие загадочными свойствами.
Первое загадочное свойство лучей – они невидимы. Сколько бы вы ни напрягали зрение, разглядеть их невозможно. Они никак не окрашены, – цве́та у них нет.
Второе удивительное свойство – они проходят сквозь плотный картон, сквозь алюминий, сквозь толстые доски, сквозь оловянную бумагу. Непрозрачное для них прозрачно. От них не скроешься за деревянной стеной, за дверью. Деревянная дверь пропускает их, как стеклянная.
И третье свойство лучей – везде, куда бы они ни попали, к чему бы ни прикоснулись, они производят необычайное действие. Кристаллы многих веществ – платино-цианистого бария, виллемита, сернистого цинка – внезапно вспыхивают ярким светом, чуть только на них упадут невидимые лучи. Под действием невидимых лучей мгновенно чернеет фотографическая пластинка. И самый воздух чудесно меняется, когда его пронизывают невидимые лучи: он приобретает новое свойство – способность пропускать электрический ток.
Газеты, напечатавшие известие о лучах, только вскользь упомянули имя человека, который совершил необыкновенное открытие: Вильгельм Конрад Рентген.
Впрочем, это имя мало что говорило читающей публике: немногие знали, кто такой этот Рентген. Да не все и поверили газетному известию, – лучи, да еще и невидимые, да еще и сквозь стенки проходят, – мало ли что пишут в газетах!
Осторожный ученый
Вильгельм Конрад Рентген был профессором физики в баварском городишке Вюрцбурге.
Застенчивый профессор, тихим голосом читающий свои лекции с кафедры старинного университета, был мало известен даже в своем собственном городе. Зато его хорошо знали ученые всего мира.
Во всех двадцати пяти германских университетах не было ученого, который работал бы добросовестнее, тщательнее, осторожнее, чем физик Рентген. Множество явлений изучил он в своей лаборатории, много произвел точнейших измерений. Но далеко не обо всех своих работах, не обо всех своих опытах и открытиях сообщал Рентген в научные журналы. У него было строгое правило: он печатал статью о проделанных опытах только тогда, когда был окончательно убежден в их верности и точности. Если оставалось хоть малейшее сомнение в правильности опыта, осторожный ученый ничего о нем не писал.
Рентген остерегался скороспелых гипотез, поспешных догадок, фантастических предположений. Он доверялся только опыту. «Опыт – высший судья, – говорил Рентген. – Только опыт решает судьбу гипотезы, только опыт дает нам возможность узнать, следует ли сохранить гипотезу или нужно ее отвергнуть. В этом-то и заключается главная сила физики: исследователь природы может быть совершенно уверен в себе, потому что у него всегда есть возможность проверить на опыте все свои предположения, все свои догадки. И если опыт не подтвердит догадку, значит, она не верна, как бы ни была она заманчива и остроумна».
В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген принялся изучать, как течет электрический ток сквозь разреженные газы.
Ученые исследовали это явление и до Рентгена. Немецкие физики Гольдштейн и Гитторф задолго до Рентгена пропускали электрический ток сквозь воздух, разреженный сильным воздушным насосом. Они построили специальные приборы, чтобы изучать этот ток, проделали первые опыты. Но многое еще оставалось неясным. Знаменитый физик Генрих Герц – тот самый Герц, который открыл в эфире радиоволны, – утверждал, что электрический ток, текущий сквозь разреженный газ, это тоже волны в эфире, колебания, похожие на колебания звука. Другую догадку высказал англичанин Крукс. Он говорил, что электрический ток в разреженном газе – это вовсе не эфирные волны, а потоки мельчайших, невидимых глазу частиц – электронов. С чудовищной скоростью – десятки тысяч километров в секунду – летят они сквозь разреженный газ.
Мнения ученых разделились. Одни считали, что прав Генрих Герц, другие – что прав Вильям Крукс. И только недоверчивый Рентген не участвовал в этом споре. Он не был ни на стороне Герца, ни на стороне Крукса.
Он упорно воздерживался от каких бы то ни было предположений и догадок: он утверждал, что для них еще не наступило время и что нужно проделать как можно больше опытов, накопить как можно больше достоверных фактов.В 1895 году, в последних числах октября, Рентген собрал у себя в лаборатории все нужные материалы и приборы и приступил к опытам.
Начало опытов
Рентген взял стеклянный шар с двумя впаянными внутрь металлическими пластинками. К обеим пластинкам было приделано по проволочке. Концы проволочек торчали наружу сквозь стеклянную стенку шара.
Затем Рентген взял сильный воздушный насос и принялся выкачивать из шара воздух. Воздух уходил прочь, и его оставалось все меньше и меньше. Когда в шаре осталась одна миллионная часть всего воздуха, Рентген перестал выкачивать воздух и запаял шар.
Прибор для пропускания электрического тока сквозь разреженный газ был готов.
Теперь сто́ит только соединить концы проволочек, выходящих из шара, с полюсами машины, подающей электрическое напряжение, – и ток потечет внутрь шара, сквозь разреженный воздух, от одной металлической пластинки до другой.
Машина, дающая сильный электрический ток, у Рентгена была. Это была индукционная катушка – прибор, изобретенный в середине XIX столетия парижским механиком Румкорфом. С виду этот прибор похож на катушку с нитками, но только он гораздо больше обыкновенной катушки, и вместо ниток на него намотана проволока: десятки тысяч витков тончайшего электрического провода, покрытого надежной изоляцией.
Катушка Румкорфа внутри не пустая. В нее вставлена другая катушка – несколько сот витков проволоки, и уже не тонкой, а толстой. Две обмотки – наружная и внутренняя – предназначаются для того, чтобы повышать напряжение электрического тока. Если во внутреннюю обмотку впустить переменный, прерывистый электрический ток, то и по наружной обмотке потечет прерывистый ток, но напряжение его будет уже гораздо больше – в десятки, в сотни раз больше! Катушка Румкорфа – это преобразователь электрического тока: токи низкого напряжения она преобразует, превращает в токи высокого напряжения. С помощью катушки Румкорфа можно создавать мощные электрические разряды, электрические искры.
Индукционная катушка, которая была у Рентгена, давала электрические искры длиной в десять-пятнадцать сантиметров.
Ее-то он и соединил с концами проволочек своего стеклянного шара. Послышался сильный и частый треск – это в катушке Румкорфа задрожал молоточек, размыкающий и замыкающий прерывистый ток во внутренней обмотке. И сейчас же по всем виткам наружной обмотки пробежал другой ток – ток высокого напряжения. Он устремился по проволочкам в стеклянный шар и проложил себе дорогу сквозь разреженный воздух. Он тек от одной металлической пластинки до другой, и вот на стеклянных стенках шара вспыхнуло слабое зеленоватое сияние.Так начались опыты Рентгена.
Неожиданная находка
А через несколько дней, 8 ноября 1895 года, Рентген обнаружил замечательное явление.
Случилось это так.
Был вечер. Ассистенты, целый день трудившиеся над своими измерениями, усталые разошлись по домам. Ушел и старик служитель. Рентген остался в лаборатории один. Он собирался работать до поздней ночи. Трещал молоточек индукционной катушки, зеленовато-желтый свет струился от стенок стеклянного баллона. Это был уже не первый баллон, не тот стеклянный шар, с которым Рентген начал свои опыты. В течение последней недели он изготовил несколько стеклянных баллонов, и все они были разные. Одни имели форму шара, другие – форму груши, третьи были узкими и длинными стеклянными трубками. В одних баллонах был разреженный воздух, в других – разреженный азот, водород, кислород. Но в каждый баллон – и в шар, и в трубку, и в грушу, и в баллон с кислородом, и в баллон с азотом – были одинаково впаяны металлические пластинки, и изо всех баллонов торчали наружу тонкие проволочки.