Tại sao phát hiện ra tia X lại có tên trong 100 phát hiện khoa học ví đại nhất?

Nếu như bạn đã có lần phải đi chụp X-quang thì bạn nên cảm ơn Wilhelm Roentgen. Chụp X-quang là một trong những phương pháp chuẩn đoán cho hiệu quả cao nhất, thực dụng nhất của y học trong việc trị bệnh cứu người. Đây cũng là kỹ thuật đầu tiên không cần đến dao kéo mà các bác sĩ vẫn có thể quan sát được bên trong cơ thể bệnh nhân. Trên cơ xở X-quang, người ta lại phát minh ra nhưng kỹ thuật hiện đại hơn như MRI và CT.

MRI, chụp cộng hưởng từ, hay đầy đủ là chụp cộng hưởng hạt nhân. Sự khác nhau cơ bản giữa chụp cộng hưởng từ và chụp X-quang là năng lượng dụng trong chụp X-quang là năng lượng phóng xạ tia X còn trong chụp cộng hưởng từ là năng lượng vô tuyến điện. Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân bắt đầu được hai tác giả Bloch và Purcell phát hiện năm 1952. Đến năm 1982 chụp cộng hưởng từ được dùng để chuẩn đoán bệnh.

Các nhà hóa học đã dùng tia X – để giải mã những cấu tạo phân tử phức tạp (ví dụ như penicillin) và việc nghiên cứu phổ của sóng điện từ cũng trở nên thuận lợi hơn. Wilhelm Roentgen đã được nhận giả Nobel vật lý năm 1901 nhờ phát hiện vĩ đại này.

Tia X đã được phát hiện ra như thế nào?

Năm 1895, ở vào độ tuổi 40, Wilhelm Roentgen là giáo sư thuộc đại học Wurzburg của Đức. Công việc của ông là nghiên cứu hiệu ứng sinh ra khi cho dòng điện chạy qua bình đã bơm đầy chất khí. Vào tháng 11 năm đó, Wilhelm Roentgen đã làm thí nghiệm với ống Crookes (loại ống có thể khuếch đại sóng điện khi cho dòng điện chạy qua chân không) dưới tầng hầm nhà mình.

Ngày 8 tháng 11, ông tình cờ chú ý đến một hiện tượng bất thường. Đó là trong ngăn kéo cuối cùng dưới gầm bàn sách của ông có một cái túi da, bên trong túi da là một tấm cảm quang (tấm kính ảnh, phim) đã được bọc kín bằng giấy đen. Khi phơi phim, bên trên bề mặt tấm cảm quang có in hình một chiếc chìa khóa. Trong căn phòng này chỉ có duy nhất một chiếc chìa khóa dùng mở cổng vườn hoa, chiếc chìa khóa này rất lớn, một năm trước đó Wilhelm Roentgen đã cất nó vào trong ngăn kéo bàn. Hình ảnh in trên tấm phim chính là hình chiếc chìa khóa đó.

Đáng kinh ngạc hơn là chiếc chìa khóa trong ngăn kéo giữa lại nằm theo phương thẳng từ ống thí nghiệm Crookes dựng trên tường đến hình chiếc chìa khóa in trên tấm phim trong ngăn kéo phía dưới cùng. Thế nhưng ống thí nghiệm Crookes lại không phát ra bất kỳ tia nào có thể nhìn thấy được bằng mắt và đương nhiên sẽ không có tia nào có thể xuyên qua mặt bàn cùng túi da để chiếu vào tấm phim được. Vậy thì rốt cục thì vật gì “thần không biết quỷ không hay” đã bay vào trong phòng, xuyên qua cả gỗ, da và giấy để phơi được tấm phim ra như vậy? Không cần biết nó là vật chất thần kỳ nào nhưng có thể khẳng định chắc chắn rằng nó không thể xuyên qua được kim loại, bằng chứng là hình chiếc chìa khóa đã in lên trên tấm phim.

Một số các nhà khoa học khác cho rằng chính ông thí nghiệm Crookes có thể phát ra tia và họ đã đặt tên cho nó là tia Cathode trên cơ sở một tiếng kim loại nằm trong ống thí nghiệm Crookes.

Wilhelm Roentgen nghi ngờ rằng tia âm cực (tia catot) đã làm cho tấm phim bị phơi ra và hai tuần sau ông đã chứng minh được sự tồn tại của những tia thần bí này. Ông đặt tên cho nó là tia X vì X thường tượng trưng cho những điều kỳ dị. Lúc này Wilhelm Roentgen đã quan sát được tia X có thể xuyên qua gỗ, da, giấy, xi măng, vải thậm chí một số kim loại, trừ chì.

Trong một lần thí nghiệm, Wilhelm Roentgen quét lên trên mảnh giấy một lớp muối huỳnh quang. Sau đó ông treo giấy lên trên tường ở phía xa của phòng thí nghiệm và ông cho dòng điện vào ống thí nghiệm Crookes. Giấy huỳnh quang lập tức phát ra ánh sáng có màu xanh nhạt. Wilhelm Roentgen cầm một chiếc đĩa sắt đặt vào trước mảnh giấy, ở chỗ bị đĩa sắt chắn giấy nhanh chóng chuyển về màu đen.

Wilhelm Roentgen còn kinh ngạc phát hiện ra trên nền giấy huỳnh quang còn có hình từng khớp xương với màu xanh nhạt nơi bàn tay và cánh tay của ông, ông thử động tay thì các hình xanh đó lập tức cũng cử động theo.

Khi vợ của Wilhelm Roentgen lần đầu tiên quan sát thấy tia X, bà cho rằng đó là điềm gở gây chết chóc và đã hét lên kinh hoàng. Tuy nhiên, Wilhelm Roentgen từ đó lại bắt đầu tập trung nghiên cứu, sau đó ông công bố tính chất và tiềm năng nghiên cứu của tia X.

Chưa đầy một tháng sau, phát hiện của Wilhelm Roentgen đã trở thành chủ đề sôi nổi trên toàn thế giới. Những người mang thái độ nghi ngờ cho rằng tia X chính là tia hủy diệt loài người, nhưng những người mang những ước mơ và khát vọng lại cho rằng tia X có thể trực tiếp giúp học sinh hiểu được những hình đồ thị phức tạp. Các bác sĩ thì gọi tia X là sự đáp lại của những lời cầu nguyện.

schoolnet@