Немецкий физик Вильгельм-Конрад Рентген родился в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, и был единственным ребенком в семье преуспевающего торговца текстильными товарами. В 1862 году он поступил в Утрехтскую техническую школу, но был исключен оттуда за то, что отказался назвать имя товарища, нарисовавшего непочтительную карикатуру на одного из преподавателей.
Вильгельм-Конрад Рентген
В 1865 году Рентгена зачислили студентом в Федеральный технологический институт в Цюрихе (он намеревался стать инженером-механиком). Через три года он получил диплом, а еще через год защитил докторскую диссертацию. После этого немецкий физик Август-Адольф Кундт(1839–1894) назначил Рентгена ассистентом в своей лаборатории в местном политехникуме.
Получив кафедру физики в Вюрцбургском университете (Бавария), Кундт взял с собой и своего ассистента. Потом они вместе перешли в Страсбургский университет, а в 1875 году Рентген стал профессором и сам начал читать курс теоретической физики. Одновременно с этим, работая в Страсбурге, Рентген завоевал себе репутацию сильного физика-экспериментатора.
До 1894 года Рентген преподавал физику, а потом его избрали ректором Вюрцбургского университета, и там он приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках.
Однажды вечером, а дело было 8 ноября 1895 года, Рентген, как обычно, находился в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Для этого он использовал трубку, изобретенную сэром Уильямом Круксом в 1879 году. Это был некий праобраз нынешних осциллографических трубок и кинескопов.
Около полуночи Рентген почувствовал страшную усталость и собрался уходить домой. Погасив свет, он начал закрывать дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказалось, это светился экран из синеродистого бария, стоявший примерно в двух метрах от трубки.
Но почему он светился, ведь солнце давно зашло, а электрический свет и катодная трубка были выключены? Более того, она была закрыта черным чехлом из плотного картона…
На всякий случай Рентген еще раз проверил катодную трубку и все понял: оказывается, он забыл ее выключить. Когда же он выключил трубку, тут же исчезло и свечение экрана. Он включил трубку снова – и свечение появилось вновь. Так значит, свечение вызывала катодная трубка! Но почему? Ведь катодные лучи должны были задерживаться картонным чехлом, как броней. И к тому же флуоресцирующий экран находился на расстоянии, намного превосходившем возможности короткодействующих катодных лучей. Так начиналось рождение великого открытия…
Придя в себя от первого изумления, Рентген с новыми силами принялся изучать обнаруженное явление и новые лучи, которые он назвал Х-лучами (икс-лучами), то есть неизвестными лучами. Оставив картонный футляр на трубке, чтобы катодные лучи были надежно закрыты, он с экраном в руках начал ходить по лаборатории. И оказалось, что полтора-два метра для этих неизвестных лучей – не преграда. Более того, они проникали и через толстую книгу, и через стекло… А потом рука ученого случайно оказалась на пути неизвестных лучей, и он увидел на экране силуэт ее костей. Как оказалось, кости и мягкие ткани по-разному пропускали Х-лучи.Рентген потом написал:
...
«Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки».
Следующим шагом Рентгена стали фотопластинки: надо было обязательно закрепить увиденное на снимке. И вскоре ученому стало очевидно, что неизвестные лучи проходят сквозь исследуемый участок тела и переносят на пленку тени исследуемого предмета, причем кости выглядели на пленке темнее мягких тканей, а это значило, что можно было как будто «просвечивать» человека насквозь.
Любой другой на месте Рентгена немедленно опубликовал бы такое удивительное открытие. Но Рентген решил все держать в тайне, пока он сам детально не разберется с природой открытых им лучей. И напряженно работал в течение 50 дней, проверяя все предположения, которые только приходили ему в голову.
Познакомить своих коллег-ученых с проделанной работой он решился лишь перед самым Новым годом, 28 декабря 1895 года: он описал выполненные опыты, отпечатал статью «О новом роде лучей» в виде отдельной брошюры и разослал ее ведущим физикам Европы. К статье прилагался снимок женской кисти с обручальным кольцом на пальце. Это была рука молодой жены Рентгена Анны-Берты. Так она тоже вошла в историю.
В 1895 году Рентген писал:
...
«Мы обнаружили, что все тела прозрачны для этих лучей, хотя и в весьма различной степени».
Знаменитая фотография руки Анны-Берты Рентген
Как показали опыты, Х-лучи проходили через книгу, через колоду игральных карт, через доски и т. д. Даже алюминиевая пластинка толщиной около 15 мм хоть и сильно ослабляла их, но не уничтожала полностью.
Рентген не мог, однако, обнаружить ни отражения, ни преломления этих удивительных лучей. Отрицательный результат дали и попытки отклонения лучей магнитным полем.Сначала Рентген выдвинул следующую версию о возможной природе открытых им лучей:
...
«Если поставить вопрос, чем, собственно, являются Х-лучи (катодными лучами они быть не могут), то, судя по их интенсивному химическому действию и флюоресценции, можно отнести их к ультрафиолетовому свету. Но в таком случае мы сейчас же сталкиваемся с серьезными препятствиями. Действительно, если Х-лучи представляют собой ультрафиолетовый свет, то этот свет должен иметь свойства:
а) при переходе из воздуха в воду, сероуглерод, алюминий, каменную соль, стекло, цинк и т. д. не испытывать никакого заметного преломления;
б) не испытывать сколько-нибудь заметного правильного отражения от указанных тел;
в) не поляризоваться всеми употребительными средствами;
г) поглощение его не зависит ни от каких свойств тела, кроме плотности.
Значит, нужно было бы принять, что эти ультрафиолетовые лучи ведут себя совсем иначе, чем известные до сих пор инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые лучи.
На это я не мог решиться и стал искать другое объяснение. Некоторое родство между новыми лучами и световыми лучами, по-видимому, существует. На это указывают теневые изображения, флюоресценция и химические действия, получающиеся при обоих видах лучей.
Давно известно, что, кроме поперечных световых колебаний, в эфире возможны и продольные колебания. Некоторые физики считают, что они должны существовать. Существование их, конечно, пока не доказано с очевидностью, и свойства их поэтому экспериментально еще не изучены.
Не должны ли новые лучи быть приписаны продольным колебаниям в эфире?
Я должен признаться, что все больше склоняюсь к этому мнению, и я позволяю себе высказать здесь это предположение, хотя знаю, конечно, что оно нуждается в дальнейших обоснованиях».
В конечном итоге Х-лучи в честь их открывателя стали называть рентгеновскими лучами . Рентгеновское излучение – это электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на энергетической шкале между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением. Таким образом, Х-лучи Рентгена по своей природе являются близкими родственниками солнечного ультрафиолета.
Открытие Рентгена вызвало огромный интерес в научном мире. Его опыты были повторены почти во всех лабораториях мира. В Москве их проводил выдающийся физик П. Н. Лебедев(1866–1912). В Петербурге с Х-лучами экспериментировал изобретатель радио А. С. Попов(1859–1906), демонстрируя их на публичных лекциях и получая различные рентгенограммы. В Кембридже сэр Джозеф-Джон Томсон(1856–1940) немедленно применил ионизирующее действие рентгеновских лучей для изучения прохождения электричества через газы. Его исследования в 1897 году привели к открытию электрона, за что в 1906 году он был удостоен Нобелевской премии по физике.