5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN LUẬN VĂN
4.3.1.1Wilhelm Röntgen khám phá ra tia X người đầu tiên đoạt giải Nobel
GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh 73 SVTH: Quách Thùy Dƣơng
Rontgen (1845 –1923), tên đầy đủ là Wilhelm Conrad Rontgen, sinh ra tại Lennep, Đức, là một nhà vật lý, giám đốc Viện vật lý ở Đại học Würzburg.
Hình 4.7: Wilhelm Conrad Rontgen
Năm 1869, khi mới 25 tuổi, ông nhận bằng Tiến sĩ tại Đại học Zurich. Năm 1874 Röntgen trở thành giảng viên tại Đại học Strasbourg. Suốt các năm tiếp theo ông công tác tại nhiều trƣờng đại học khác nhau và trở thành nhà khoa học xuất sắc. Năm 1875 ông trở thành một giáo sƣ tại Học viện Nông nghiệp ở Hohenheim, Württemberg. Năm 1876, ông trở lại Strasbourg làm giáo sƣ vật lý và năm 1879 ông đƣợc bổ nhiệm là giáo sƣ vật lý của Đại học Giessen. Năm 1888, ông đƣợc bổ nhiệm làm giáo sƣ vật lý và ông đồng thời trở thành giám đốc Viện vật lý của Đại học Würzburg.
Vào ngày 8 tháng 11 năm 1895, ông đã khám phá ra sự bức xạ điện từ, loại bức xạ không nhìn thấy có bƣớc sóng dài mà ngày nay chúng ta đƣợc biết đến với cái tên tia X-quang hay tia Röntgen. Nhờ khám phá này ông trở nên rất nổi tiếng.
Năm 1901 ông đƣợc nhận giải Nobel Vật lý lần đầu tiên trong lịch sử vì những đóng của ông.
* Khám phá ra tia X-quang – một phát hiện lịch sử
Thế kỷ thứ XIX là thời đại của ông. Thời đó, động cơ hơi nƣớc đƣợc coi là phát minh kiệt xuất của nhân loại, kế đó là những sáng chế tiêu biểu nhƣ: xe đạp, máy quay đĩa, điện thoại, điện ảnh… Những môn khoa học cơ bản nhƣ: Toán, Lý, Hóa, Sinh… vẫn còn biệt lập nhau và cách nhau rất xa. Những kiến thức lý thuyết còn phát triển chậm, cho nên, nhà nghiên cứu, trƣớc hết, phải là nhà thực nghiệm giỏi. Ở vào thời kỳ này, nhất là vào những năm 1890, các nhà vật lý tên tuổi đổ xô vào tìm hiểu phát minh mới của Faraday và Hittorf và ―Hiện tƣợng phóng điện trong không khí loãng‖. Tia điện khi đó là đề tài hấp dẫn, là ―mốt‖ theo đuổi của nhiều nhà khoa học, trong đó có Rontgen.
Kể từ tối ngày 7/11/1895, phòng thí nghiệm Viện Vật lý thuộc trƣờng Đại học Tổng hợp Wurtzbourg (cách Berlin 300 km về phía tây nam), Giám đốc Rontgen ―chong đèn‖ thâu đêm mải mê nghiên cứu dòng điện vận chuyển trong ống chân không, còn gọi là ống Crookes – Hittorf, (đó là tên của nhà vật lý kiêm Chủ tịch Hội
GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh 74 SVTH: Quách Thùy Dƣơng
đồng Hoàng Gia Anh và sáng chế của Crookes đã ra đời cách ngày ấy 40 năm). Rontgen có ý định làm lại các bƣớc thí nghiệm với ống chân không này.
Một trong những thiết bị mà Rontgen rất chú ý đến là ống tia âm cực. Đó là một ống thuỷ tinh chân không có hai điện cực ở hai đầu, đƣợc cung cấp điện áp cao thế từ cuộn dây Ruhmkorff và nếu áp suất trong ống thấp, chúng sẽ taọ ra sự phát sáng huỳnh quang (phosphorescence) khi tác động bởi một chùm electron phát sinh từ âm cực.
Ông đặt một màn chắn giữa ống và tia âm cực với bản thủy tinh (trong đó có tráng một lớp hỗn hợp phát quang). Khi bật công tắc điện thì màn chắn có chứa barium plation – cyamit (ta thƣờng gọi là Xyanuabari) đặt trƣớc ống chân không bỗng phát ra thứ ánh sáng xanh nhè nhẹ, nhƣng sao nó lại có vẻ khác lạ so với tia điện chúng ta thƣờng biết đến ? Khi rút phích điện ra khỏi ổ cắm, ánh sáng kỳ lạ kia biến mất. Ông kiểm tra lại nơi phát sáng, tình cờ ông thấy tấm bìa tẩm platinocyanure de baryum ở đó. Ông suy đoán: có thể từ chính cái ống crookes kia đã phát ra ―một cái gì đó‖, rồi chính nó lại kích thích chất huỳnh quang trên màn hình.
Rontgen tự hỏi: ―Hay tấm bìa phát sáng ? hoặc một khúc xạ nào đó của tia điện? Hay ống nghiệm phát sáng?‖ Ông làm lại thí nghiệm đó bằng cách thử dùng giấy đen bịt kín ống nghiệm lại xem sao. Rontgen thốt lên: ―Lạ thật! Kết quả vẫn nhƣ cũ‖. Ông dự đoán: ―có thể đây là một tia rất mới. Nó xuyên qua cả giấy đen‖.
Bà Bertha – ngƣời vợ thân yêu của ông thấy chồng có vẻ đăm chiêu hơn mọi ngày. Ngồi ăn cơm bên nhau mà bà không dám hỏi, e ngại dòng suy nghĩ của chồng bị ngắt quãng. Cả đêm hôm đó ông không thể chợp mắt đƣợc. Ông muốn lao sang phòng thí nghiệm ngay tức khắc. Ông suy đoán miên man không sao ngủ đƣợc. Rồi đột nhiên, ông thốt lên thành lời: ―Phải rồi! May ra chỉ có giấy ảnh mới kiểm chứng đƣợc khả năng xuyên qua giấy đen của thứ tia mới lạ đó‖.
Trời vừa mới sáng, ông sang phòng thí nghiệm ngay, lấy từ trong ngăn kéo ra tập giấy ảnh mới mua. Ông bắt tay vào thí nghiệm với giấy ảnh. Rồi giao cho Marstaller – nhân viên của phòng mang đi in thành ảnh. Chỉ ít phút sau đã thấy Marstaller quay trở lại, anh tỏ ra ấp úng: ―Tôi…, tôi… trót mở tung gói giấy ra làm cho chúng đen lại‖. Nhƣng Rontgen nhìn kỹ lại và thấy nó không đen đều. Ông quan sát kỹ hơn thì thấy: có in hình chữ nhật và ở giữa là hình tròn tựa nhƣ chiếc nhẫn. Nhìn vào trong ngăn kéo, ông thấy có một tấm bìa cứng kích thƣớc bằng đúng hình chữ nhật kia và trên đó đặt chiếc nhẫn của ông. Ông chợt nhớ lại: Hai nhà khoa học Kelvin và Gabriel (ngƣời Anh) 15 năm về trƣớc có lần nói đến một số tia lẫn trong tia điện. Phải chăng nó là đây ? Nhƣng sao suốt 15 năm qua không ai tìm ra nó ? Ông ngồi nhìn lại tấm hình trên giấy ảnh. Rồi lại đặt lên bàn, tập trung đến cao độ để giải thích hiện tƣợng này.
Bertha kể lại rằng: ―Trong suốt thời gian chung sống với nhau, khoảng gần 25 năm bà chƣa bao giờ thấy ông ấy vui vẻ, rạng rỡ đến nhƣ thế‖. Gần đến ngày lễ Giáng Sinh rồi, nhƣng ông vẫn quyết định thử nghiệm lại một lần nữa.
Lần này, Rontgen đƣa thiết bị sang phòng bên cạnh, kéo các rèm cửa lại để làm phòng tối. Gần ống nghiệm có một màn huỳnh quanh. Khi công tắc bật lên, tia lửa điện xuất hiện ngay trong ống và màn huỳnh quang lại phát sáng. Rontgen bịt ống
GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh 75 SVTH: Quách Thùy Dƣơng
nghiệm bằng ống giấy, rồi chuyển màn hình quay trở lại phòng thí nghiệm cũ. Ngăn cách hẳn một cánh cửa gỗ, nhƣng màn huỳnh quang vẫn sáng, tuy có yếu hơn trƣớc đôi chút. Lần này thì ông bỏ ống giấy ra, nhƣng đặt thêm một quyển sách khá dày trƣớc màn hình. Ông thận trọng bật công tắc. ―Chà ! Kết quả vẫn không thay đổi‖. Ông mừng rỡ thật sự. Suy tính trong giây lát, một tay ông nâng màn hình lên, tay kia đƣa ngay vào tầm của màn huỳnh quang. Thật là sửng sốt! Ông nhìn thấy những đốt xƣơng bàn tay của chính mình, cả đƣờng gân và mạch máu. Thú vị thay là bộ xƣơng ấy đang sống, nó chuyển động theo sự điều khiển của ông. Rontgen lại tiếp tục đƣa vào những vật cản khác, bằng nhiều chất liệu, cuối cùng ông rút ra kết luận: ―Tia đặc biệt này có khả năng xuyên qua giấy, gỗ, vải, cao su, phần mềm của cơ thể… Nhƣng không đi qua đƣợc kim loại, nhất là những kim loại có tỷ trọng lớn, không đi qua đƣợc một số bộ phận cơ thể, nhất là những bộ phận có chứa nguyên tố nặng nhƣ xƣơng. Mặt khác, nó không bị ảnh hƣởng bởi từ trƣờng, hay điện trƣờng, nó làm cho không khí trở nên dẫn điện hiện lên phim ảnh…‖
Nhà phát minh bỗng cảm thấy cần phải chia sẻ với ngƣời vợ thân yêu của mình. Ông đặt bàn tay bà lên trên tấm kính ảnh. ống nghiệm của ông thì để ở dƣới gậm bàn. Ông dăn vợ: đừng có động đậy bàn tay đang đặt ở trên bàn. Thế là pô ảnh đầu tiên bằng tia mới chƣa kịp đặt tên đã đƣợc ông chụp cho chính bàn tay mềm mại của ngƣời vợ thân yêu. Tấm ảnh chƣa kịp khô, Roentgen đã lấy ra cho vợ xem. Những đốt xƣơng tay của Bertha hiện lên thật rõ nét, cả chiếc nhẫn mà bà đeo trên ngón tay trỏ nữa, chúng đều hiện lên rõ mồn một. Hôm đó là ngày 22/12/1895.
Hình 4.8: Ảnh chụp bàn tay của bà Anna Bertha Ludwig
Về sau này, ngƣời ta ca ngợi tấm hình ―là bản chụp hình xƣơng ngƣời đầu tiên trong lịch sử y học‖. Từ đây, nó giúp cho con ngƣời có thể thấy đƣợc cơ quan nội tạng của mình mà trƣớc đó không có cách gì thấy đƣợc. Thành công của Rontgen làm mọi ngƣời hết sức kinh ngạc.
Gần 7 tuần đã trôi qua, ông miệt mài ở trong phòng thí nghiệm để đánh giá nhận định mô tả lại và rút ra những kết luận tổng quát về tia mới mà ông vừa tìm ra và chƣa kịp đặt tên cho nó. Bắt chƣớc các nhà toán học thƣờng hay đặt tên cho ẩn số bằng những chữ cái, ông quyết định đặt tên cho nó là tia X (tubes X). Rontgen cố gắng viết
GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh 76 SVTH: Quách Thùy Dƣơng
gọn lại trong 6 trang để trình bày tại Hội đồng khoa học Vật lý – Y khoa của trƣờng tổng hợp Wurtzbourg.
Đến khi hoàn thành báo cáo khoa học thì cũng là lúc ông nghe thấy tiếng ngƣời bƣớc nhè nhẹ tới phòng làm việc của ông. Bertha mở cánh cửa để cho gió mùa xuân lùa vào nơi chồng làm việc. Bà nói: ―Anh yêu ! chúc anh một Giáng sinh hạnh phúc !‖. Rồi chuông từ các Thánh đƣờng trong thành phố Berlin đổ hồi. Công trình khoa học của Roentgen cũng vừa xong, nó nhƣ đƣợc Chúa chứng giám đúng vào mùa Giáng sinh năm ấy, năm 1895, khi ông tròn 50 tuổi.
Ba ngày sau, Rontgen gửi báo cáo khoa học tới Đại học Tổng hợp Wurtzbourg. Ông cũng nhờ Franz Exner là học trò cũ của mình gửi bài tóm tắt khoa học tới các tòa báo. Chỉ vài ngày sau, các báo ở Frankfurt, ở Paris, ở St.Petecbur đã đƣa tin về phát minh của Roentgen: Một thành công làm mọi ngƣời kinh ngạc, đó là chụp ảnh bằng tia X. Rồi hàng loạt báo chí của nhiều nƣớc cũng đƣa tin và họ còn phóng đại thêm lên nữa, kiểu nhƣ: ―Có thể đọc đƣợc ý nghĩ trong đầu ngƣời khác‖, ―Có thể chớp đƣợc cảnh bất ngờ ở đằng sau ngôi nhà‖… Các nhà bình luận còn suy đoán nhiều về khả năng ứng dụng của tia X quang trong tƣơng lai…
Ngày 23/1/1896, Rontgen trình bày báo cáo khoa học tại Hội đồng Vật lý – Y khoa trƣờng Đại học Tổng hợp Wurtzbourg trƣớc các nhà khoa học hàng đầu về Vật lý và Y khoa của nƣớc Đức. Báo cáo của ông đã thực sự đƣợc đánh giá cao. Để chứng minh, Rontgen đề nghị đƣợc chụp ảnh bàn tay giải phẫu tài ba của các bác sĩ Kolliker bằng X quang.
Tháng 2 năm 1896, tại Paris, nhà vật lý Oudin và bác sĩ Barthelemy đã thực nghiệm X quang tại nhà. Dựa vào nguyên lý của Rontgen, họ đã chế tạo máy chiếu X quang đầu tiên trên thế giới. Cũng tại Paris, bác sĩ Antoine Beclere đã chiếu X quang cho ngƣời nấu bếp của mình. Ông nhận thấy phổi của bà có nhiều chỗ bị mờ. Hỏi ra mới biết, trƣớc đó bà đã bị ho ra máu. Đó là trƣờng hợp chuẩn đoán bệnh qua X quang đầu tiên trong lịch sử y học thế giới. Antoine nói, dùng tia X quang để chuẩn đoán bệnh lao là bƣớc tiến quan trọng trong cuộc đời nghề nghiệp của ông.
Sau lần đó, bác sĩ chuyên khoa miễn dịch nổi tiếng B.Antoine đã soạn thảo bộ giáo trình: Chuyên khoa X quang chẩn đoán và điều trị bệnh trong nội tạng ngƣời. Giáo trình ấy đƣợc giảng dạy và tồn tại cho đến ngày nay. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ngƣời ta nhớ lại rằng: Khi Rontgen báo cáo khoa học, các thành viên trong Hội đồng khoa học Đại học Tổng hợp Wurtzbourg đã đề nghị đặt tên cho tia X là ―Tia Rontgen‖. Nhƣng nhà bác học khiêm nhƣờng này đã từ chối. Giảng bài cho sinh viên, ông chỉ nói: ―Trong khi làm thí nghiệm với ống nghiệm Crookes – Hittorf ngƣời ta tìm thấy một loại tia mới – tia X quang…‖ Ông không nhắc đến tên mình là ngƣời đã phát minh ra công trình vĩ đại đó. Hoàng gia phong tƣớc cho ông và trao tặng Huân chƣơng Hoàng Gia, để công nhận thành công trong khoa học của ông. Thành công ấy bắt nguồn tự sự thông minh ngay từ hồi còn đi học phổ thông, vì ở cấp học này, ông chỉ học trong 18 tháng. Ông cũng chỉ cảm ơn và từ chối niềm vinh quang đó. Ông chỉ nhận một chức duy nhất là Tiến sỹ danh dự của Đại học Tổng hợp Wurtzbourg.
Năm năm sau, năm 1901, ông đƣợc trao giải Nobel về Vật lý, trở thành ngƣời đầu tiên trên thế giới đƣợc nhận giải Nobel. Ngƣời ta càng cảm phục ông hơn vì ông
GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh 77 SVTH: Quách Thùy Dƣơng
trao tặng toàn bộ số tiền thƣởng khá lớn đó cho trƣờng Tổng hợp Wurtzbourg để phát triển khoa học. Cũng phải nói thêm rằng: Kể từ khi trở thành giáo viên tại thành phố Zurich, Rontgen luôn hoạt động trong lĩnh vực Vật lý. Nhƣng, những công trình của ông thời đó có tác dụng to lớn cho ngành Y học.
Hình 4.9: Ứng dụng tia X trong quang học
Tìm ra tia Rontgen đồng nghĩa với việc mang lại niềm hạnh phúc to lớn cho nhiều ngƣời bệnh, nhất là bệnh lao, căn bệnh hiểm nghèo nhất thời bấy giờ. Ngày nay, tia X càng ngày càng có tầm quan trọng đặc biệt. ở Việt Nam, hầu nhƣ bệnh viện lớn nhỏ nào cũng có máy chiếu X quang. ƣớc tính có khoảng 2.000 máy ở khu vực bệnh viện nhà nƣớc và tƣ nhân. Không những vậy, tia X quang còn đƣợc áp dụng rộng rãi trong việc kiểm tra hành lý tại sân bay, dò tìm vết nứt khuyết tật trong ống dẫn dầu, khí, trong công nghiệp… Nay, công nghệ thông tin phát triển cùng với máy X quang đã mở ra con đƣờng nghiên cứu cấu trúc nguyên tử rất thuận lợi.
Chỉ 6 tháng sau khi phát hiện ra tia X quang, ngƣời ta đã nhận biết đƣợc hiệu ứng độc hại của nó vì tia X phát ra một loại bức xạ ion hóa có thể gây ra tình trạng lão hóa sớm, đục thủy tinh thể, dị tật bào thai, gây đần độn ở trẻ em, ung thƣ da và phổi v.v… Nếu tiếp xúc trực tiếp, thƣờng xuyên với bức xạ này trong phạm vi bán kính 7 mm mà không có yếm chì, ghế ngồi an toàn và kính chì bảo vệ sẽ rất nguy hiểm.
Nguyên lý của máy X quang đã gợi cho giáo sƣ vật lý ngƣời Pháp Henri Becquerel đi sâu nghiên cứu về phóng xạ. Và sau này, ông cùng Marie Cuire (ngƣời Pháp gốc Ba Lan) và Joseph John Thomson (giáo sƣ vật lý ngƣời Anh), đã trở thành cha đẻ về phóng xạ của nhân loại.
Ngày 10/2/1923, Wihelm Rontgen qua đời. Nhƣng niềm vinh quang của ông để lại trong lòng dân thì còn mãi.