Открытия, которые изменили мир

Благодаря этому и другим изменениям в дизайне трубка Кулиджа не только оказалась более стабильной (и производила последовательные и однородные лучевые волны), но и позволяла контролировать интенсивность луча и глубину его проникновения. Интенсивность лучей контролировали, меняя температуру катода, а глубину проникновения — меняя силу напряжения в трубке. Наконец, работающая в вакууме трубка Кулиджа была менее капризной и могла функционировать почти бессрочно, если только не разбивалась и не получала других серьезных повреждений.

К середине 1920-х трубка Кулиджа в целом вытеснила старую трубку, наполненную газом. Кроме того, позже Кулидж разработал усовершенствования, позволяющие задействовать более высокое напряжение и получать более высокую частоту рентгеновских лучей. Это привело к развитию так называемой глубокой терапии, в ходе которой лучами лечили глубоко расположенные ткани, не нанося при этом вреда внешним кожным покровам. Благодаря разработкам Кулиджа использование рентгеновских лучей в диагностической и терапевтической медицине широко распространилось во всем мире с 1920-х. Принцип работы горячей трубки Кулиджа по-прежнему лежит в основе современных рентгеновских аппаратов.

Веха № 7

Открыта последняя тайна: истинная природа лучей

Если бы вы были ученым или обывателем в 1896 г. и заинтересовались недавно открытыми рентгеновскими лучами, вас наверняка в равной степени заинтриговали и позабавили бы некоторые теории, касающиеся их природы. Например, физик Альберт Майкельсон сделал любопытное предположение, назвав рентгеновские лучи «электромагнитными вихрями, проходящими сквозь эфир». Томас Эдисон предложил версию, которая в итоге также была отброшена как «вздорная»: рентгеновские лучи — это «высокочастотные звуковые волны». Другие теории утверждали, что рентгеновские лучи — это катодные лучи (несмотря на то, что факты этому явно противоречили).

Интересно, что ближе всех к разгадке подошел сам Вильгельм Рентген в своей первой работе 1895 г., когда заметил, что лучи идентичны свету, хотя бы потому, что способны создавать изображение на фотопленке. Кроме того, он заметил, чем рентгеновские лучи отличаются от света: их нельзя разложить с помощью призмы или отклонить магнитом либо другими инструментами. На фоне этих и других противоречивых наблюдений вопрос об истинной природе рентгеновских лучей влился в русло более широких дебатов, развернувшихся в то время между физиками, которые пытались определить, состоит свет из частиц или из волн. Вскоре новые данные продемонстрировали, что рентгеновские лучи действительно представляют собой некую разновидность света — точнее, электромагнитного излучения, проходящего через пространство в виде волн. Поначалу Рентген и другие ученые сомневались в этом, поскольку длина волны рентгеновского луча невероятно мала: примерно в 1000 раз меньше, чем у видимого света.

Окончательное доказательство было получено 23 апреля 1912 г. Физик Макс фон Лауэ обдумывал, как доказать, что рентгеновские лучи действительно являются электромагнитными волнами и одновременно — хотя эта проблема вроде бы была совершенно не связана с первой — что кристаллы обладают упорядоченной атомной структурой (кристаллической решеткой). Блестящее озарение позволило фон Лауэ совместно с Вальтером Фридрихом и Паулем Книппингом ответить на оба вопроса в ходе одного эксперимента. Он пропустил рентгеновский луч через кристалл сульфата меди, предположив, что, если атомы действительно располагаются в виде решетки — и лучи действительно состоят из волн, — пространство между атомами окажется достаточно мало, чтобы рассеять и отклонить коротковолновые лучи. Эксперимент фон Лауэ подтвердил оба предположения. Увидев отчетливый «интерференционный» рисунок, который оставил луч, пройдя сквозь кристалл и засветив фотографическую пластину, фон Лауэ сделал выводы: во-первых, атомы в кристалле упорядочены в виде решетки; во-вторых, рентгеновские лучи распространяются в виде волн, а следовательно, являются одной из форм света. За это историческое открытие фон Лауэ в 1914 г. получил Нобелевскую премию по физике.

XX век и далее: новые вехи развития