Lịch sử tia X - Phần 1 doc

Lịch sử tia X- Phần 1 ALEXI ASSMUS Việc khám phá ra tia X vào năm 1895 là sự khởi đầu của một sự thay đổi mang tính cách mạng trong nhận thức của chúng ta về thế giới vật chất. Vào mùa đông năm sinhnhật thứ 50 của mình, và một nămsau khi được bổ nhiệmvào vị trí lãnhđạo tại trường đại học Würzburg, WilhelmConrad Roentgen để ý thấy mộtmàn ảnh barium platinocyanidephát huỳnhquangtrongphòng thí nghiệmcủa ông khi ông dùng ống Crookes tạo ra tia cathode cách đó khôngbaoxa. Tạm gác qua mộtbêntrách nhiệm của ông đối với trường đại học và các sinhviên, ngài hiệu trưởng Roentgendành trọn sáu tuầnsauđó trong phòngthí nghiệm của ông, tự mình nghiên cứu,khôngchia sẻ bất cứ điều gì với đồngnghiệp hết. Ba ngày trước Giáng sinh, ôngđã đưa vợ đến phòngthí nghiệm, vàthực hiện bứcảnh chụp lịchsử thể hiện xươngbàntay và chiếc nhẫnđeo trên ngón tay của vợ ông.HộiVật lí Y khoaWürzburglà nơi đầutiên nghe báo cáo về các tia mới có khả năng đâm xuyênqua cơ thể và chụp ảnh xươngngười.Roentgenchínhthức công bố kết quả vào ngày 28 tháng 12 năm 1895. Emil Warburgtường thuật lại kết quả đó trước Hội Vậtlí Berlinvào hôm 4 tháng1. Ngày hôm sau,tờ báo Wiener đăng tin, và hômsau nữa thì tin tức về khám phá của Roentgenbắtđầu lan tỏa khắpthế giới qua con đường điện báo. Ngày 13tháng 1,Roentgen trìnhdiện Kaiser và đượcthưởng Huânchương Hoànggia Phổ,Hạngnhì. Và vào ngày 16 tháng 1, tờ NewYorkTimes công bố khámphá trên là một dạngnhiếp ảnh mới, chụp ảnh các vật rắn chứa tiềm ẩn bên trong, đâm xuyên qua gỗ, giấy, da thịt, và làm hiện ra giàn khung củabộ xương người. “Những người làm khoahọc trong thành phố này đanghết sức nóng lòng chờ đợi sự xuất hiện của các tạpchíchuyên ngành bằngtiếngAnh cungcấp đầy đủ các chi tiết về khám phá của giáosư Roentgen về phương phápchụp ảnhcácvật khôngtrong suốt”. Tờ New YorkTimesmở đầu như vậy, vàtờ báo kết luận với việc dự đoán “sự chuyển mình của khoaphẫu thuật hiện đại bởi sự cho phép nhà phẫu thuật phát hiện rasự có mặt của nhữngvật thể ngoại lai” (số ngày 16/01/1896, trang9). WilhelmConrad Roentgen (1845–1923). (Ảnh: AIP EmilioSegré Visual Archives) Công chúng đã bị mêhoặc trước phương pháp chụpảnhmới này và họ tò mò muốn biết bản chất củacáctia mới phát hiện đó. Các bác sĩ đưa nó vào ứng dụngngay tức thời. Các nhà vật lí thì đứngngồi không yên và cố gắngtìm hiểu nó. Khámphá ra tia X là thành tựu đầu tiên trong ba khám phá làm thức tỉnhcả cộng đồngkhoa học đa ngành, đa lĩnh vực, khép lại những trangsáchvớinhững phép đo ngày một chính xác hơn, tự chấm dứt nhữngcuộc tranhcãivề cơ họcthốngkê,hay cố gắng lígiải mọi hiện tượng vật lí bằngnhững thăng giáng chínhxác về mặt toán học của ê te. Cả ba khám phá, tiaX, tia uranium, vàelectron, là thànhtựu phát sinh từ một trong những truyền thốngthực nghiệm chủ đạo trong nửa sauthế kỉ 19, đó là nghiên cứu sự phóng điện trong chất khí. Cả bakhám phá đã góp phần làm chuyển biến sâu sắc đối vớinền vật lí học. Trongthế kỉ thứ 20, ngành vật lí tập trung vào nghiêncứu các hạt sơ cấp. Giống như với trường hợp phát minh ra bóng đèn nóng sáng, việc nghiên cứu sự phóng điện qua chất khí đượcthựchiện nhờ sự phát triển củacông nghệ chân không cải tiến trong thập niên 1850. Ngay từ đầu, các nhà khoahọcnói tiếng Anh đã nghiên cứu các miền sángtối xuấthiện trong các ống thủy tinh-chì hàn kín. Các miền sáng tốitrong những ốnghútchân khôngmột phần này được kích thích bởi mộtđiệnáp đặtvào giữa cathodevà anode: thườnglà cómột khônggiantối, gọi là vùng tốiCrookes;rồi một vùng sáng,gọi làánh sáng âm cực; sauđó là một vùng tối nữa, gọi là vùngtối Faraday;và cuối cùng là một vùngsáng dương cực. Nếu như không khí trong ống được hút rachođến khi vùngtối thứ nhất mở rộng ra chiếm đầy ốngvà toàn bộ các vùng sángbiến mất, thìcác tia phát ra từ cathode có thể nghiên cứuđược. Các tia đó tạo ra bóngđổ, bị lệch bởi từ trường, nhưng có vẻ không bị tác độngbởi các lực tĩnh điện. Các dạngống màRoentgensử dụng trong năm1895-1896để tạo ratia X. (Ảnh:Bảo tàng Đức, Munich) Thiết bị Roentgensử dụng để nghiên cứu sự ion hóa không khí bởi tia X, 1906. (Ảnh: Bảo tàng Đức,Munich) Khi đặc trưng của nền vật lí tia mớixuất hiện – nền vật lí của tiacathode, tia X, tia alpha,tia beta, tia gamma,và tia N – bảnchất của tia cathodeđanggâytranh cãi, cácnhà khoahọcAnh thì nghiêng về các dòng hạt, còn các nhà khoahọc ở châu Âu lụcđịa thìthích nghĩ chúnglà một số dạng nhiễu loạn của ête. (Vaitrò củaAnh quốc, và chươngtrình doJ.J. Thomson phát triển tại Phòng thí nghiệm Cavendish để nghiên cứu sự ion hóatrong chất khí, sẽ manglại việc khámphá ra electron. Nhưng câu chuyện của chúngtôi không đi theo lối này). Một lí dothuyết phục để tin rằng tia cathodelà hạt là việc quan sát thấy chúng không điqua vậtchấttrong suốt đối với ánh sáng tử ngoại.Khi Heinrich Hertznhận thấy ông cóthể cho cáctia ấy đi qua các lá kimloại, thì một nhàkhoa học ngườiĐức, Phillip Lenard, bắtđầu nghiên cứu chúng một cách thậntrọng. Lenard đã thiếtkế ra một cái ống với một cửa sổ nhômmỏng quađó các tia có thể ló ra, vàông đoxem chúng có thể truyền đi baoxavà vẫngây rasự huỳnh quang. Xác địnhtheo phương pháp này, tầm với của tia cathodelà 6 đến 8 cm.Các thí nghiệmcủa Lenard đã truyền cảm hứng choRoentgen tự hỏi không biết cáctia ấy ở một dạng suy yếu có thật sự truyền đi nhanh hơn, và ông đã lập các kế hoạch thí nghiệmđể xemmột điện nghiệm nhạy có đo đượcsự phóng điện ở khoảng cách gấpbốn lầnkhoảng cách mà Lenard đã nhận rahay không. Hướngnghiên cứu nàynằm ngoài các mục tiêu nghiên cứu thôngthườngcủa Roentgen, nhưngnó đã mang lạicho ông địa vị quan trọng trong ngành khoa học Đức.Là con traicủa nhà sản xuất và buônbán vảivóc ở tỉnh Rhine, thời trẻ Roentgen chẳng phải là chàng sinh viên cần mẫngì cho lắm. Cuốicùng, ôngmới tìm được đường vào trường Bách khoa ở Zurich,nơi ônglấy bằngcơ kĩ thuật vào năm 1868và năm sau đó thì làm nghiêncứu sinh.Ở Zurich, ônglàm phụ tá cho August Kundt và theo ôngnày chuyển đếntrường Đại học Würzburg, rồi sau đó đến Viện Vật lí tại Strasbourg.Chức vụ đầu tiên của ông làtrưởng khoavật lí tại Geissen ở Hessevàonăm 1879,từ đó ông nhận được nhiều lời mời đi khắp nơi. Con đường thăngtiếntrong hệ thống trường đạihọc ở Đức làđi theo lời mời đến những trường đại học có danhtiếng ngày mộtcao hơn, và cuối cùng lập ramộthội sở của riêng mình. Roentgenđã từ chối các lời mời cho đếnkhi trường Đại học Würzburgmờiông làm giám đốcViện Vật lí của họ. Năm 1894, ông được bầu làm hiệu trưởng tạiWürzburg.Tronglễ nhậm chức của mình,một năm trước khiông khámphá ra tia X, Roentgenphát biểu rằng “trường đại học là một cáinôi của nghiêncứu khoahọcvà giáo dục trí tuệ”, và ông lưu ý rằng“việc tự hào vớicông việc củamột người là cần thiết,nhưng không nên tự cao, hoamĩ, haykiêu ngạo, tất cả những cái này phátsinh từ chủ nghĩa cá nhân hẹp hòi”. JosephJohnThomson, 1856–1940. (Ảnh: AIPNielsBohr Library) Niềmtự hào của Roentgen cóthể tìm thấy trong bốn mươi trang giấy ông công bố từ Strasbourg, Giessen,và Würzburg. Nhữngđammê buổi đầu này của ông bao quát phạm vi khárộng – tinh thể học, hiệntượng ápđiện và hiện tượng hỏa điện, cùng các tác dụng của áp suất lên chất lỏng và chất rắn – nhưng chưa kể đến sự phóng điện trongchất khí. Ông đã chuyểnhướngchúý sang đocác tỉ số nhiệt đặc biệt củacácchất khí, sử dụng một nhiệt kế nhạy do ông tự chế tạo. Ônglà một nhà thực nghiệm chính xác thường tự mình chế tạo thiếtbị - một kĩ năng ông học đượctrongnhững năm thángđượcđào tạo thành kĩ sư ở Zurich – và ôngcó thể đo lấy những hiệu ứngcực kì nhỏ, quamặt cả các phép đo của Faradayvề sự quay của ánh sáng phâncực trong chất khí. . Lịch sử tia X- Phần 1 ALEXI ASSMUS Việc khám phá ra tia X vào năm 18 95 là sự khởi đầu của một sự thay đổi mang tính cách mạng trong. năm189 5 -1 896để tạo ratia X. (Ảnh:Bảo tàng Đức, Munich) Thiết bị Roentgensử dụng để nghiên cứu sự ion hóa không khí bởi tia X, 19 06. (Ảnh: Bảo tàng Đức,Munich) Khi đặc trưng của nền vật lí tia mớixuất. đặc trưng của nền vật lí tia mớixuất hiện – nền vật lí của tiacathode, tia X, tia alpha ,tia beta, tia gamma,và tia N – bảnchất của tia cathodeđanggâytranh cãi, cácnhà khoahọcAnh thì nghiêng về