Сорок лет спустя

Больше сорока лет прошло с той поры, как вюрцбургский профессор Вильгельм Конрад Рентген открыл невидимые лучи, заставляющие светиться платино-цианистый барий.

В наше время лучи икс никому больше не представляются чудом. Люди уже давно привыкли к ним. Рентгеновский снимок, показывающий нам строение наших лёгких, удивляет нас не более, чем телефон на столе или автомобиль, проезжающий мимо наших окон. Учёные исследовали свойства таинственных лучей, инженеры и врачи научились пользоваться лучами, применять их на практике.

Лучи икс, лучи-загадка перестали быть загадкой.

Физики поняли, почему в баллоне с разреженным газом, через который проходит электрический ток, возникают невидимые лучи. Они разгадали их происхождение, их природу.

Лучи Рентгена возникают тогда, когда в стеклянную стенку баллона ударяется поток мельчайших частичек электрического заряда — поток электронов, с огромной скоростью мчащихся сквозь разреженный газ.

Рентгеновская трубка Крукса

Когда-то Герц и Крукс спорили о том, что такое электрический ток, проходящий в разреженном газе, — эфирные ли это волны или поток материальных частиц, заряженных электричеством? В конце концов прав оказался Крукс: это поток материальных частиц. Но доля правды была и в утверждениях Герца: в тот самый момент, когда несущиеся сквозь газ электроны натыкаются на стеклянную стенку, в баллоне возникают эфирные волны. Они разбегаются по всем направлениям от стеклянной стенки, о которую ударились электроны. Эфирные волны, испускаемые стенкой, — это и есть невидимый глазу свет, открытый профессором Рентгеном. И не только стекло, поставленное на пути электронов, испускает невидимые лучи. Сам Рентген, производя свои опыты, заметил, что если на пути электронов поставить металл, то и металл начнёт испускать лучи, — и даже ещё сильнее, чем стекло. Позже было установлено, что, с каким бы твёрдым телом ни столкнулись быстрые электроны, оно делается источником рентгеновских лучей.

В современных рентгеновских трубках лучи икс получаются от удара электронов об антикатод — массивный кусок тугоплавкого металла (железа или вольфрама). В трубку подают высокое электрическое напряжение. Чем выше напряжение тока, тем быстрее движутся электроны, тем сильнее оказываются лучи Рентгена, испускаемые антикатодом, и тем легче проходят эти лучи сквозь тела, непроницаемые для видимого света.

В наше время научились изготовлять мощные трубки, рассчитанные на электрическое напряжение в шестьсот-семьсот тысяч вольт. Голландская фирма Филиппс выпускает металлические рентгеновские трубки мощностью в несколько лошадиных сил. Электротехнические заводы наладили массовое производство рентгеновских трубок. Спрос на них растёт с каждым десятилетием.

Какое же применение в жизни нашли себе невидимые лучи, которые открыл скромный вюрцбургский профессор, гениальный немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген?

Больше всего они пригодились медицине. Вооружившись лучами Рентгена, физиолог фотографирует кости в живом человеческом теле, изучает явления, происходящие в лёгких, в желудке, в сердце. Дело в том, что для лучей Рентгена кости не так прозрачны, как мускулы, кожа, железы. Потому и проступают тёмные очертания костей на фотографическом снимке, сделанном рентгеновскими лучами. А лёгкие отчётливо видны на снимках потому, что они прозрачнее, чем кожа, железы, мышцы. Но только изображения лёгких получаются не тёмные, а светлые. Ну, а как желудок? Ведь он прозрачен для лучей Рентгена не больше и не меньше, чем все другие органы, находящиеся в брюшной полости человека. Как же возможно фотографировать желудок?

Застрявшая в горле булавка

Немецкий учёный Ридер нашёл выход из этого затруднения. Пациенту предлагают съесть тарелку каши. Но каша эта не простая, а особенная: в ней содержится сернокислый барий. Сернокислый барий менее прозрачен для рентгеновских лучей, чем внутренние органы и мускульные ткани человеческого тела. К тому же он совершенно безвреден: каша с сернокислым барием не очень-то вкусна, но её можно безо всякой опасности для здоровья съесть сколько угодно. Как только желудок пациента наполнится сернокислым барием — врач немедленно делает рентгеновский снимок. И тогда тёмные очертания желудка отчётливо возникают на фоне окружающих тканей.

Сбылось всё то, о чём сорок лет тому назад[23] старый редактор Лехер писал в своей газете. Современные врачи уже и представить себе не могут, как это прежняя медицина обходилась без рентгеновских лучей. Заболел ли кто туберкулёзом лёгких, расширением сердца или язвой желудка, ранен ли кто пулей, — врачи просвечивают больного лучами Рентгена, фотографируют поражённые органы тела. Взглянув на фотографический снимок, врач ясно видит, что творится в теле больного, распознаёт скрытую болезнь.

Но мало того, что лучи Рентгена часто помогают определить болезнь: некоторые тяжёлые болезни они и вылечивают.

Так, рентгеновская трубка оказалась в одно и то же время и сосудом, содержащим драгоценное лекарство, и фонарём, освещающим внутренности живого тела.

А неживое вещество? Могут ли лучи Рентгена проникать в неживые вещества и обнаруживать в них то, что скрыто от человеческих глаз?

Вот в литейном цехе отлили какую-нибудь деталь. На вид она хороша, — казалось бы, лучше и не надо. А какова она внутри? Не попал ли в литьё пузырёк воздуха, нет ли в глубине металла трещинки, которая при малейшей перегрузке машины выведет деталь из строя?

На помощь инженеру приходят рентгеновские лучи.

При первых опытах Рентгена невидимые лучи проникали только сквозь тонкие слои металла, а в толстых застревали, поглощались. Современные рентгеновские трубки с напряжением в сотни тысяч вольт испускают лучи гораздо более мощные, гораздо глубже «проникающие». Такие лучи легко проходят через слой стали толщиной в десять-пятнадцать сантиметров. От них не скроется ни одна трещинка, ни один пузырёк.

Рентгеновский снимок сразу выводит на чистую воду малейший изъян внутри металла. Зоркие лучи Рентгена несут ответственную службу на заводах. Но ещё более тонкую и сложную работу проделывают они в физических лабораториях. Они помогают физикам изучать строение вещества.

Рентгеновский снимок Apple Iphone

В 1912 году немецкие физики Лауэ, Фридрих и Книппинг сделали такой опыт. Они пропустили пучок рентгеновских лучей через кристаллик сернистого цинка. Пройдя сквозь кристаллик, лучи упали на фотографическую пластинку. Когда учёные проявили и отфиксировали пластинку, оказалось, что на ней отпечатался какой-то замысловатый узор, составленный из маленьких тёмных пятнышек. Что это за узор? Лауэ сумел ответить на этот вопрос. Кристалл сернистого цинка состоит из атомов двух веществ: серы и цинка. Эти атомы расположены в пространстве стройными правильными рядами. Внутри кристалла, параллельно каждой его грани, идут, пересекаясь между собой, бесчисленные плоскости. Каждая из этих плоскостей — это геометрически правильная сетка, составленная из атомов.

Фотография, снятая по способу Лауэ

(Слева — кристалл сернистого цинка, справа — кристалл поваренной соли)