Матвей Бронштейн - Солнечное вещество и другие повести, а также Жизнь и судьба Матвея Бронштейна и Лидии Чуковской [сборник]

На помощь инженеру приходят рентгеновские лучи.

Врач-рентгенолог в защитном костюме

Лучи Рентгена разрушают клетки и ткани живого тела. Врачи пользуются этим свойством лучей Рентгена, заставляя их разрушать клетки опухолей. Но здоровые ткани организма нужно защищать от лучей. Поэтому врач, которому приходится много часов подряд работать в опасном соседстве с рентгеновской трубкой, должен надевать особый защитный костюм. Он состоит из резины, пропитанной солями свинца, непрозрачными для лучей Рентгена. Глаза защищены очками из свинцового стекла.

При первых опытах Рентгена невидимые лучи проникали только сквозь тонкие слои металла, а в толстых застревали, поглощались. Современные рентгеновские трубки с напряжением в сотни тысяч вольт испускают лучи гораздо более мощные, гораздо глубже проникающие. Такие лучи легко проходят через слой стали толщиной в десять – пятнадцать сантиметров. От них не скроется ни одна трещинка, ни один пузырек.

Плохая сварка: рентгеновские лучи обнаружили пузырьки воздуха на том месте, где должен быть сплошной металл

Поршень авиационного двигателя, отлитый из легкого сплава (справа – обыкновенные снимки, слева – рентгеновские)

Рентгеновский снимок сразу выводит на чистую воду малейший изъян внутри металла.

Зоркие лучи Рентгена несут ответственную службу на заводах. Но еще более тонкую и сложную работу проделывают они в физических лабораториях. Они помогают физикам изучать строение вещества.

В 1912 году немецкие физики Лауэ, Фридрих и Книппинг сделали такой опыт. Они пропустили пучок рентгеновских лучей через кристаллик сернистого цинка. Пройдя сквозь кристаллик, лучи упали на фотографическую пластинку. Когда ученые проявили и отфиксировали пластинку, оказалось, что на ней отпечатался какой-то замысловатый узор, составленный из маленьких темных пятнышек.

Фотография, снятая Лауэ, Фридрихом и Книппингом

Лучи Рентгена прошли сквозь кристалл сернистого цинка.

Что за узор, откуда он? Лауэ сумел ответить на этот вопрос. Кристалл сернистого цинка состоит из атомов двух веществ: серы и цинка. Эти атомы расположены в пространстве стройными, правильными рядами. Внутри кристалла, параллельно каждой его грани, идут, пересекаясь между собой, бесчисленные плоскости. Каждая из этих плоскостей – это геометрически правильная сетка, составленная из атомов.

Лучи Рентгена, проникая сквозь сетку, огибают атомы и рисуют узор на фотографической пластинке. Узор из темных пятнышек. Это не фотография кристалла. Но, изучая этот узор, Лауэ с помощью математического расчета установил, как, в каком порядке расположены в кристалле атомы.

Лауэ и его сотрудники стали пропускать лучи Рентгена и через другие кристаллы – поваренную соль, берилл, сернокислый никель. И каждый раз на фотографической пластинке отпечатывался узор из темных точек. Поваренная соль давала один узор, берилл – другой, сернокислый никель – третий.

Фотография, снятая по способу Лауэ

Кристалл поваренной соли.

Фотографии, снятые Лауэ

Лучи Рентгена прошли сквозь кристалл серно-кислого никеля ( слева ) и берилла.

Значит, во всех этих веществах атомы расположены сетками в своем строго определенном порядке. Порядок этот у разных веществ разный: у сернистого цинка – один, у поваренной соли – другой, у берилла, у алмаза, у никеля, у графита – третий, четвертый, пятый. Атомы натрия и хлора в поваренной соли расположены кубами, атомы углерода в алмазе – четырехгранными пирамидами.

Расположение атомов в кристалле поваренной соли

Белые шарики – атомы натрия, черные – атомы хлора. Каждое деление масштабной линейки – это одна десятимиллионная доля миллиметра.

Расположение атомов в алмазе

Сами атомы – это чрезвычайно мелкие частицы вещества. Размеры атома – десятимиллионная доля миллиметра. Их невозможно разглядеть даже в сверхсильный микроскоп. Но с помощью лучей, открытых Рентгеном, физики узнали с абсолютной достоверностью, как расположены атомы в кристаллах. В каком порядке, и даже какое между ними расстояние. В 1913 году, через год после открытия Лауэ, русский физик Вульф и англичане отец и сын Брэгги, один в России, а двое других в Англии, нашли – совершенно независимо друг от друга – способ с полной математической точностью определять в кристаллах расстояние между атомами. Оказалось, определять его можно, направляя на кристалл под разными углами рентгеновские лучи и каждый раз измеряя при этом угол наклона.

Если бы сорок лет назад вы спросили любого ученого-физика, возможно ли разглядеть, как расположены атомы в каком-нибудь теле, он ответил бы вам: «Невозможно, и никогда не будет возможно».

Открытие Рентгена еще раз доказало людям, что слово «невозможно» не имеет права существовать.

По-разному делаются научные открытия. Путь к солнечному веществу – гелию – занял несколько десятилетий. А вот лучи Рентгена были открыты в считаные дни и сразу нашли себе замечательные применения. Невидимые лучи дали возможность видеть насквозь – разглядеть внутреннее устройство непрозрачных живых тел, а в прозрачных кристаллах обнаружить “непрозрачные” атомы. Но это еще не все.

Икс-лучам суждено было разгадывать интереснейшие тайны в поле зрения не только микроскопа, но и телескопа. Если гелий “спустился” с небес на землю, то рентгеновские лучи, напротив, совершили путь в обратном направлении – с земли на небо.

Правда, увидеть небо в рентгеновском свете удалось впервые лишь через полвека после того, как в вюрцбургской лаборатории появилось загадочное зеленовато-желтое сияние. Обыкновенный видимый свет свободно проходит через многокилометровую толщу земной атмосферы. А для рентгеновских лучей она непрозрачна. К счастью, непрозрачна – иначе туго пришлось бы живым существам, обитающим на Земле.